Allnic Audio T-2000 30周年纪念版 合并功放 测评
Allnic Audio T-2000 30周年纪念版 合并功放 测评
音特网 作者: MAREKDYBA图片: Allnic Audio 及 Marek Dyba
ALLNIC AUDIO是一家来自韩国的公司,由朴康秀创立,30年来一直专注于生产电子管器材。
其产品包括放大器、前级、唱放、唱头和线材。我们正在测试T-2000 型号的新版本,即30周年纪念版 ,使用热门的(字面意思和象征性的)新产品,KT170电子管。
KT = KINKLESS TETRODE束射四极管
KT系列束射四极管中第一个取得重大市场成功的是KT66,由英国马可尼-欧司朗 电子管公司于1937年推出。这些电子管从一开始就被用于收音机和放大器,包括吉他放大器,总之它们已经与音响工业有关,这一点值得强调,因为许多电子管,甚至今天所谓的“发烧”电子管,都是为其它用途设计的。在1956年,GEC提出了KT66的一个更大的版本,今天可能仍然是最常用的和最著名的KT88。经过较长时间的停滞,迟至20世纪90年代,由于Ei品牌的出现,KT90被引入市场,后来又出现了KT120。21世纪又见证了这一家族的两款电子管的首演,都是来自Tung-Sol公司。首先是2013年的KT150,最后是2020年的KT170--KT系列束射四极管中最大和最强的代表。新的电子管主要意味着为设计者提供了新的可能性,使他们能够设计出更强大的功放。
最早在放大器中使用KT170电子管的是Audio Reveal的MICHAŁ POSIEWKA。这是一个奇特的情况,因为KT家族的最新代表,在MICHAŁ POSIEWKA的设计中是工作在单端电路中。
其它的,有法国Jadis(I-70型号),以及Allnic Audio,本次测评的型号。它们都走向了这些电子管的主要目的方向,即“榨取”高功率,从而创造出真正替代晶体管的放大器(当然,他们说的对付更难驱动的扬声器的能力)。也就是说,是推挽式放大电路的方向。
ALLNIC AUDIO
让我们先简短了解一下公司的信息。Allnic Audio已经存在了三十年,然而在讲述这个品牌的故事时,其创造者几乎可以追溯到20世纪初。1916年,西电的一位工程师创造了一种铁和镍的合金,今天被称为Permalloy坡莫合金。它很快就应用于音频行业,直到今天,它仍然被热衷于使用,被认为是最好的非晶变压器。正是这种材料和它在所有信号变压器中的使用,才有了这个品牌的名字:Allnic - All Nickel , 全镍 , 这表明该制造商使用的所有信号变压器的铁芯都含有镍。
事实上,这个韩国品牌的历史始于每声道使用两只300B的立体声放大器。随后,立体声和单声道放大器,以及前级相继推出。直到2008年,Allnic Audio的第一台唱机放大器进入市场,型号为H-1500。2014年,这家韩国制造商推H-5000 DHT(DHT代表直接加热三极管)唱放,我在自己的系统中使用了几个星期,它给我留下了极好的印象。
2020年,该公司推出了两款新的动圈式唱头,即Rose和Amber,今年又推出了H-5500唱放等。Amber和H-5500是我最早有机会测试的两款Allnic Audio产品,这两款产品的任何一个,以及两者一起,都证实了我在几年前使用的记忆,并使我期待着有更多的机会来聆听这个品牌的产品。
T-2000 30周年纪念版
MICHAŁ POSIEWKA的KT170放大器并没有改变他的理念,制作的放大器仍然为单端,功率不大。另一方面,负责Allnic Audio品牌的朴康秀先生也没有改变方向,在T-2000 25周年 纪念版的基础上,这位韩国设计师用KT170取代了KT150,这不是唯一的变化,但却是最明显的。
另一方面,T-2000 30周年纪念版 是一台推挽电路的强大的机器,五极管模式下功率从100瓦增加到120瓦,三极管模式下从50瓦增加到60瓦。因此,我们得到了驱动扬声器方面具有更大能力的器材。这当然很重要,因为它增加了消费者可以选择音箱的种类。
在T-2000 30周年纪念版的输出级中,每声道两只KT170管子在工作。在输入级,或如制造商所称,第一增益级使用了两只6J4三极管,第二增益级使用了四只D3a五极管(但工作在三极管模式)。这是T-2000强调的特点:只有两个增益级,但实现了40dB的电压增益。
第二增益级的D3a负载为9 kΩ阻抗,而大多数更流行的12AU7或12BH7电子管,则为47 kΩ负载阻抗,工作电流为12 mA。该电路的设计是为了尽量减少声音的染色。Allnic使用电子管的耐用性由软启动电路来保证,由于每只KT170输出管的偏压都是单独设置的,所以制造商并不要求使用成对匹配的四只管。我没有机会在实践中检查这些差异是否真的听不出来,但理论上,这意味着如果一个管子出现故障,只需更换这一个就足够了。
放大器保持了Allnic的特色外观设计,独立的、透明的电子管保护罩。将功放从坚实的双层纸箱中取出后,要拧开十几颗螺丝,从保护罩内取出运输过程中的保护纸板。该放大器有银色和黑色两种颜色版本。Allnic的另一个元素特点是顶部侧边的金属把手,这使得它易于搬动。这很重要,因为30周年纪念版重达36公斤,远超25周年纪念版。
一方面,这台放大器看起来名气不如近藤的ONGAKU等,但另一方面,应该知道它的制作和完成度是无可挑剔的。在厚厚的铝制前面板中间,有一个大的音量旋钮,功放配备了金属遥控器,可以控制音量和选择输入。
音源输入有五组,包括3组RCA和2组XLR。经过几周的使用,我不得不说,T-2000的唯一一个稍微令人讨厌之处,是每次设备开启时输入都位于line 1。
音量控制器
T-2000 30周年纪念版的音量调节是通过制造商提供的61阶步进式恒定阻抗衰减器进行的。正如Allnic Audio所保证的那样,这是一个独特的解决方案,保证在任何音量下都能实现精确的音量控制和通道之间的完美平衡(我确认!),因此不会对音质产生负面影响。前面板上有一个较小的旋钮作为输入选择器,还有一个选择输出级模式的小按钮,在三极管模式下每声道60瓦,或者在五极管模式下120瓦。
模式可以在功放运行时进行切换,这是T-2000 30周年纪念版一个独特的功能 。通常情况下,改变模式需要关闭设备,因此每次都要经过数分钟的时间,在此期间,它必须恢复到最佳工作温度。起初我有些抵触,至少在切换模式时停止播放音乐,后来我放心了,毕竟,“即时切换”的建议来自制造商,他知道自己在做什么。
该设备的主电源开关被放在右侧板上。在后面板上,依次有3组RCA插座,2组XLR插座,电源插座和扬声器端子,中间有一个阻抗开关(4/8Ω)。整台设备采用相当硬的橡胶制成的机脚。正如我经常提到的,在某些时候,我把放大器放在三个IC-35石墨角锥上,由特殊的富含石墨的聚合物制成,它给出了积极的结果,所以值得考虑在这些防震垫材上投资。
在放大器的顶部有两个显示功率管偏置的指示表,后面有三个变压器,中间最大的电源牛和两侧的输出牛。偏置表在工作中测量偏压,附近的两个小旋钮用于在需要时进行调整(在整个测试期间我不需要进行任何调整)。
输出变压器不仅使用大直径的坡莫合金磁芯,而且还使用制造商描述为“完全接合”的解决方案。通常,胆机的输出变压器具有不同阻抗的单独抽头,当使用低阻抗抽头会降低变压器的效率。Allnic Audio 为其变压器配备了四个抽头,但它们始终保持连接状态,因此无论我们选择哪一个,变压器的效率都不会降低。
聆听
我们如何聆听 在测试期间,T-2000 30周年主要与GrandiNote MACH4扬声器 一起搭配,但期间也将它与Kharma Elegance S7 和Ubiq Audio Model One Duelund Edition 一起使用。放大器被放在BASE VI机架的顶层,另外还放在Acoustic Revive RST-36石英平台上。在测试过程中,我在设备下面又增加了垫材,即波兰品牌Graphite Audio的IC-35石墨锥,它做得非常好,以至于它们一直在系统中,直到测试结束。
我的J.SikoraStandard Max配KV12和Air TightPC-3唱头作为模拟源,模拟路径由ESE Labs Nibiru唱头放大器完成。在数字方面,主要是由LampizatOr Pacific参考DAC/播放器从David Laboga音频服务器上读取资源。
正如我经常做的那样,开始了与被测试的放大器的冒险,但不是100%在我自己的系统中。先是在完成测试的Kharma Elegance S-7扬声器,一对体积不是非常大的2路落地箱,铍高音/7英寸低音,后倒相。它的阻抗是8欧姆,但效率勉强达到86dB。
在我自己的系统中试听了它们之后,我决定试一下60或120瓦的Allnic在驱动这对不容易的荷兰扬声器方面会有什么表现。我还应该补充的是,对于它们的尺寸来说具有坚实的低音基础,所以需要一个能够控制它们的放大器。从纸面上看,T-2000 30周年纪念版即使在三极管模式下也有足够的功率来应对。
在这种模式下试听,给我的印象是矛盾的。一方面,放大器提供的优秀、精致、干净、精确、有漂亮共鸣的高音,与Kharm的极富分辨率、精确和表现力的铍球顶完美匹配。这些完美结合,实现了高端的展示,非常令人印象深刻,而且一点也不浮夸。另一方面,对那种特点强烈的、活跃的低频部分的控制,并不像我希望的那样好。
三极管模式带来了它自己的重量、音色、良好的分离度,但也带来了在这种组合中的柔软度,当然,对我的耳朵来说是如此。换句话说,低音扬声器的控制不够好,这导致了额外的、我不喜欢的低音反射的效果,或低音的拖动。它不是特别明显,对于习惯于这种声音的人来说可能不会觉得干扰,但它足以让敏感的我有意见。
只有切换到五极管模式,才有理想的效果。良好的、虽然不是完美的低音控制回来了,这是我对比过GrandiNote Shinai晶体管放大器后知道的。低音仍然是丰富多彩的,密集的,但也足够紧密和快速。高音失去了一点三极管模式独特的、对我很有吸引力的细腻、空灵,但它仍然获得了能量和清晰度,例如在铜管上敲击鼓槌时可以听到。
整个听起来很有活力,连贯性强,就像好的电子管一样流畅、温暖。对绝对中立的偏离确实很小,没有任何人工添加的温暖和平滑的东西,而是自然的乐器声。聆听这一组合的结论是,这是一个好的组合,即使不是最理想的。我最想把这个结合起来,甚至更好:三极管模式的高音和中音,与好的晶体管的低音控制相结合。
在我进入聆听的主要部分,即涉及MACH4扬声器之前,我将Ubiq Audio Model One DuelundEdition连接到Allnic Audio。提醒一下,这是一对大型的三路封闭式箱体设计,但肯定比Kharma更容易驱动。然而,即使使用这对扬声器,我也更喜欢五极管模式,它对低频段的控制略好。诚然,即使在三极管模式下,低音也足够紧凑和快速,我不能抱怨,但在五极管模式下,它的区分度好,更精确,在频段的最深层也有更好的重量感,因此更有趣。
在这种模式下高音诚然更有表现力,比三极管模式的冲击力更明显一些,但判断这种差异更多的是个人偏好、品味问题,而不是客观的、更好/更坏的一类考虑。在三极管的优点方面,我当然要算上中音,更有色彩,更轻松。这最后一个特点后来在GrandiNote套装中得到了证实,五极管模式有其优势,但三极管使声音更友好,更“in”,更适合于数小时的长时间聆听。显然,我的个人喜好在这里起了作用,但其他人可能也会同意这种说法。
当到了最终聆听时,也就是意大利MACH4扬声器时,我毫不犹豫地再次比较T-2000 30周年纪念版的两种模式,尽管音箱很容易驱动。同样,事实证明,我更喜欢三极管模式。这对音箱快速、动态、干净、相当直接,因此五极管模式增强了这些特性。干净、有活力的,有绝对自信驱动的低音,非常好的区分,紧致,因为低音的质地不那么丰满、饱和,所以在三极管模式下就丰富多彩。
三极管模式的高音和中音也更饱满,更有色彩,并具有独特的“三极管”的细腻。在五极管模式下,中音和高音有点硬调性,更直接,尾音的衰减较少(不是很多,但仍然是),乐器周围的空气感少一点。在三极管中,表现得不那么精确,对录音的每个细节都没有那么好的洞察力,但它更有存在感,有形的,以一种更可塑和更宽敞的方式呈现。
这不是说某种表现形式在客观上优于另一种,因为两者都很出色,不同的是,足以清楚地说明我对声音的偏好和期望在某种模式下得到更充分的满足,这并不奇怪。至少在我听原声乐器和人声音乐的时候是这样。
嗯,是的,声乐......实际上我还没有提到它们。无论何种模式,它们都充满了情感,集中了我的注意力,成为展示的中心。但无论何种类型,在三极管中更为明显
另一方面,当涉及到需要在大尺度上播放的音乐时,比方说交响乐、歌剧,但也包括摇滚乐,我所要做的就是按下按钮,切换到五极管模式,我得到了非常好的元素,比三极管更加令人信服。
在试听过程中,我经常改变音乐类型,这最能说明:能够改变输出级模式而不需要关闭放大器、等待它再次升温,这是多么神奇。
总结
毫无疑问,Allnic Audio T-2000 30周年纪念版是一台相当昂贵的胆机,一台合并式放大器,没有内置DAC、唱放、数播等等。这有其优势,在其开发中投入的所有时间、精力和成本都集中在获得尽可能好的声音上。就像Amber唱头和H-5500唱放一样,朴康秀先生没有让我失望,甚至超过了我的期望。他创造了一个放大器,对许多人来说,这可能是他们生活中最后一台传统的放大器,在绝对高端的系统中。
它不仅有足够的功率来驱动大多数的扬声器,而且你还能得到“两台”功放。我的意思是,当然,两种输出级模式,都很出色,有足够的差异性,可以根据喜好、心情或播放音乐类型来使用它们。T-2000 30周年纪念版提供了一个精致的声音,从最好的录音中提取大量的信息,将它们编织成丰富多彩、极其连贯、流动的音乐故事,让人难以自拔。特别是在三极管模式下。
当音乐需要 冲击力的时候,五极管模式的效果非常好,有很大的动力和能量,此时控制是整个频率范围的关键。T-2000像很好的浓缩咖啡一样,使四肢在听音乐时运动起来,不由自主地跟随节奏。这种情况甚至在播放不是发烧级的唱片时也会发生,因为大多数摇滚、硬摇滚甚至蓝调专辑都很难归类。Allnic并不关注这些,而是试图将听众的注意力集中在音乐和享受乐趣上。
T-200030周年纪念版是一台优秀的放大器,是我迄今为止听过的最好的合并式放大器之一,它的设计、做工和声音将完美地融入许多高端系统,并将被使用很久、很久。
技术参数
• 120 W (8 Ω/1kHz) – 五极管模式• 60 W (8 Ω/1 kHz) – 三极管模式总谐波失真:0.17% (1 kHz/10 W)频响: 20 Hz-20 kHz信噪比: -80 dB (CCIR, 1 kHz)Damping Factor: 8 (8 Ω/1 kHz)电压增益: +26 dB输入阻抗: 100 kΩ灵敏度: 1.3 V尺寸: 440 x 480 x 300 mm重量: 36 kg
参考系统
- Oppo BDP-83SE多格式播放器(BR、CD、SACD、DVD-A),包括新的模拟级和独立的电子管电源,由Dan Wright修改- ArtAudio Symphony II集成放大器,输出变压器从Diavolo型号升级,由TomWillis制作- Modwright KWA100SE功率放大器
- Modwright LS100电子管前级放大器
- DAC: TeddyDAC, 和HegelHD11
- USB转换器:BerkeleyAudio Design Alpha USB, Lampizator
- 转盘:TransFiSalvation配TransFi T3PRO Tomahawk音盘和AT33PTG(MC),KoetsuBlack Gold Line(MC),Goldring2100(MM)唱头
- 唱放:ESELabsNibiru MC,iPhono MM/MC
- 音箱:BastanisMatterhorn
- 耳机放大器:SchiitLyr
- 耳机:奥德兹LCD3
- 信号线 -LessLoss Anchorwave; Gabriel Gold Extreme mk2, Antipodes Komako
- 音箱线 -LessLoss Anchorwave
- 电源线 -LessLoss DFPC Signature; Gigawatt LC-3
- 数字电缆:USB电缆AudioQuest Carbon,同轴和BNC电缆Audiomica Flint Consequence
- 电源:GigawattPF-2 MK2和Furutech TP-609e;通过GigawattLC-Y的专用线路;墙面插座Gigawatt G-044 Schuko和Furutech FT-SWS-D(R)。
- 器材架:RogożAudio 4SB2N
- 防震配件:ROGOZ-AUDIOSMO40平台;ROGOZ-AUDIO CPPB16平台;ROGOZAUDIO BW40MKII防震脚和Franc配件陶瓷盘超薄脚。
功放的ABCD类
1、纯Class A(甲类)功率放大器
纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器(Class A),它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时,晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态,这就意味着更多的功率消耗为热量。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见,像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低,通常只有20-30%,音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。
小信号放大器主要包括:共射极放大器、共基极放大器、共集极放大器,如果这种小信号放大器能够对信号进行完整放大,那就就可以称为ClassA放大器。
A类扩大是音色还原度最高的一种放大方式,同时效率也非常低。
在讯号输入周期都是导通的状态(包含正周波和负周波),因此即使是没有讯号输入时,功放也是持续在耗电,也因此A类有最好的线性度,而不会产生B类、AB类的交互失真(Crossover Distortion)问题。A类扩大能在放大输入讯号(蓝色)的同时,达到最小失真的输出讯号(绿色)
虽然A类能提供最低失真的音色,但它的效率只在15%-30%之间,大部分的电能都化作温度散失了,所以机身温度都很烫,基于散热考虑机器也只能做的很大台又笨重,在高温高电流的环境下放大组件(晶体管or真空管)也时常需要更换。
由于A类放大的声音有非常低的失真度,即便缺点甚多,仍有许多音响发烧友愿意花大钱追求几乎没有失真的音色。
小信号放大器的输入信号幅度很小,而且输出的变化幅度也很有限,如图所示,Ic以及Vce在各自的静态工作点(ICQ、VCEQ)上、下有限的范围内变化,而ClassA放大器不同,如图所示,为了获得最大限度的功率输出,它的Ic以及Vce都都在各自的极限范围内进行变化,对于Ic来说,这个极限范围是0~Ic(sat);对于Vce来说,这个极限范围是0~Vce(cutoff)。
小信号放大器与ClassA放大器的AC负载线
ClassA放大器怎样才能获得最大输出信号
从上图的右图可以推断,如果Q点在 AC负载线的中间,则ClassA放大器可以获得最大的输出信号,在理想情况下,Ic可以从静态工作点ICQ变大到其饱和值Ic(sat)处,或变小到截止值0。如果输入信号的变化幅度超过一定范围,使得放大器进入饱和或者截止状态,则会出现下图所示的失真。
如果Q点偏离中央而趋向饱和区或者截止区,则会出现下图所示的饱和失真或截止失真——Q点偏饱和区时为饱和失真,Q点偏向截止区的为截止失真。
功率放大器与小信号放大器一样,在对信号放大的同时需保证输出与输入的一致性。所以,把Q点放到AC负载线中央对于ClassA放大器来说可以获得最大的输出信号且避免失真。
如图所示是其中一种ClassA放大器:
2、Class B(乙类)功率放大器
乙类功率放大器,也称为B类功率放大器(Class B),它也被称为线性放大器,但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时,晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入,也就是说,在正相的信号过来时只有正相通道工作,而负相通道关闭,两个通道绝不会同时工作,因此在没有信号的部分,完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候,常常会产生跨越失真,特别是在低电平的情况下,所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中,其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放,因为它的效率比较高。
因为A类扩大实在是很没效率,B类扩大就采用不同的设计方式,分别有两个输出放大器来处理音频讯号的正波和负波,再由晶体整合输出,处理正波的在工作时,负责负波的就停止,反之亦然。因此B类放大能够有接近80%的转换效率。
但B类放大有一个主要的问题是在两个输出放大器一开一关之间,会导致正负波交点的线性不连续,也就是前面提到的交越失真(Crossover Distortion),使声音较为粗糙。
纯B类功放较少,因为在讯号非常低时失真十分严重,所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%,产生的热量较A类机低,容许使用较小的散热器。乙类功放通常的工作方式分为OCL和BTL,BTL可以提供更大的功率,目前绝大部分的功率集成电路都可以用两块组成BTL电路。
B类放大器的晶体管只在半个周期或者说正弦波的180度内导通,看上图,这样的放大器看似没有什么用处,因为它导致了信号的失真。不过,如果你将两个晶体管结合起来使用,一个用来放大正半周,另一个用来放大负半周,然后再将两者组合起来,那个整个波形就都得到了放大。这样的放大器称作推挽式放大器。
像B类放大器这种设计的好处是电路的效率更高,不过此类放大器在正弦波过零点的附近会导致信号的交越失真,这是由于晶体管不可能精确地在零点位置上导通和关闭。为了去掉交越失真,人们设计了AB类放大器,它容许晶体管在输入正弦波信号高于180度导通,它容许小电流不间断地流动,其结果是失真基本消除但效率较低。
3、Class AB(甲乙类)功率放大器
甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器(Class AB),它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时,晶体管的正负通道都常开,这时功率有所损耗,但没有A类功放功率损耗严重。当信号是正相时,负相通道在信号变强前还是常开的,但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时,正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生交越失真,但是相对于它的效率比以及保真度而言,都优于A类和B类功放,AB类功放也是目前汽车音响中应用最为广泛的设计。
和B类放大一样,AB类放大也有两个输出放大器分别处理正波和负波,不同的是输出放大器导通的时间大于B类的半个周期,在音量小时用A类的放大方式,音量大时使用B类的放大方式,因此能够有更佳的线性度,让交越失真(Crossover Distortion)的程度小于B类。
设计具有高效率和低失真的放大器的最佳方法就是AB类放大器,它是B类配置和A类配置的结合,从而产生了AB类放大器电路。因此该放大电路的输出级结合了A类和B类放大器的优点,也减少了失真和低效率的问题。
AB类放大器电路设计考虑了两个晶体管T1和T2。晶体管T1为NPN型,晶体管T2为PNP型。两个正向偏置二极管D1和D2串联连接,以控制VBE(发射极-基极电压)由于温度变化引起的变化,如下面电路图所示。电阻R1与D1串联,电阻R2与D2串联。
普通机10瓦的AB类功放大约在5瓦以内用A类工作,由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦,因此AB类功放在大部分时间是用A类功放工作模式,只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。这种设计可以获得优良的音质并提高效率减少热量,是一种颇为合乎逻辑的设计。有些AB类功放将偏流调得甚高,令其在更宽的功率范围内以A类工作,使声音接近纯A类机,但产生的热量亦相对增加。
4、ClassC(丙类)功放
其实ClassC是工作在失真状态的!丙类早期是用于射频功率放大的~因为调频类射频输出是可以使用的,通过调节频率来载波,所有信号即使是失真,但是并不影响其频率~但是近期有部分发烧友,因为它的高效率,也有在研究把它应用于音频的方向。但是最近比较流行的D类效率也很高,还有T类功放。
C类放大器用于射频信号,且通常是功率放大器。它们只容许晶体管在输入正弦波信号的不到180度内导通,通常在90度到150度的范围。它产生的失真极大,然而由于这种放大器的输出级是由电感器和电容器构成的LC调谐电路,它谐振在工作频率上,因而可以消除失真。这类放大器具有极高的效率。
在C类放大器中,MOS管起着开关的作用,由输入信号来开通和关断,如图所示,当MOS管导通时,电容会充电到直流电源的电压,与此同时,电流流过电感,在其周围建立一个磁场。当晶体管关断时,电感和电容开始交换能量,并在这个LC电路中建立起一个频率为谐振频率的振荡。这就是所谓的储能电路,于是储存在储能电路中的能量产生出一个放大的正弦波输出。
换一种方式来看,晶体管开关使输入失真,产生的脉冲波形富含谐波,但储能电路起到了带通滤波器的作用,它只让基波通过,而谐波被滤掉了。
5、ClassD(D类)功率放大器
D类放大器与上述A,B或AB类放大器不同,其工作原理基于开关晶体管,可在极短的时间内完全导通或完全截止。两个晶体管不会在同一时刻导通,因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率极高(90%左右),在理想情况下可达100%,而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%。不过另一方面,开关工作模式也增加了输出信号的失真。D类放大器的电路共分为三级:输入开关级、功率放大级以及输出滤波级。D类放大器工作在开关状态下可以采用脉宽调制(PWM)模式。利用PWM能将音频输入信号转换为高频开关信号,通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较,当反相端电压高于同相端电压时,输出为低电平;当反相端电压低于同相端电压时,输出为高电平。
D类功放的运作原理比较特别一些,使用从模拟波形讯号和开关式电源快速导通和关闭的高频三角波形进行电压的比较,透过两个波形的交点,可以取得用宽窄表示的脉波讯号Pulse Width Modulation(PWM),这属于一种数字采样。这个高振幅的输出通过低通滤波器(LowPass Filter)进行把三角波的高频滤掉,变回能推动喇叭单体的模拟讯号。
采样三角波(红色)和讯源波形(蓝色)的交点,转换成宽窄不一的矩形脉冲波信号。
D类的优点在于有非常高的效率(约90%),高效率也意味着不会有过多的散热需求,机身也能做的更轻巧。虽然早期的D类声音表现较差,但技术的进步也让他的音色越来越优异。D类功放常用于耳机扩大器、地板型音箱头等便携型的产品。
D类放大器是一种特殊的放大器,准确的来说它不是一种真正的线性放大器,它是由晶体管开关组成的。如上图所示,这种放大器对输入的模拟信号进行斩波,得到不同宽度的高频脉冲,这个过程叫做PWM脉宽调制。
要放大的正弦波音频信号同一个高频三角波一起,被送到比较器的输入端,当三角波和正弦波值相等时,比较器的输出就会发生切换,由此产生的PWM信号再被反馈到MOS管开关,以使信号更大。然后,这个高振幅的输出通过一个电容和电感构成的低通滤波器进行滤波,变回模拟信号。
大多数D类放大器是音频放大器,它们的负载是喇叭。在功率低于几瓦的时候,所有电路都是做成集成电路的,而对于大功率的时候,MOS管较大,需要做成插件的形式。
此类放大器的最大优点在于,同样的输出功率下,它们更为高效。AB类的效率可能只有百分之二十到三十,而D类放大器可以超过百分之九十。这意味着此类放大器体积较小,耗电更少,发热较少。并且非常适合于便携式设备,如手机和MP3等。
D 类放大器是A、B、AB、C 和 D 段中功率效率最高的放大器类别。它具有较小的散热量,因此需要较小的散热器。该电路需要各种开关元件,例如具有低导通电阻的 MOSFET。
它是数字音频播放器或控制电机中广泛使用的拓扑。但我们应该记住,它不是数字转换器。尽管对于更高的频率,D 类放大器并不是一个完美的选择,因为它在少数情况下具有带宽限制,具体取决于低通滤波器和转换器模块的功能。
T类功放
通过微机和I2C总线的控制,它实现对音量、音色、灵敏度、高音、低音、平衡音的自动调节,实现了智能化的“数字功率放大器”。
1、Tripath公司发明了一种称作数码功率放大器处理器“Digital Power Processing (DPP)”的数字功率技术,它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后,用于控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。
T类功放电路板
2、T类功率放大器的动态范围更宽,频率响应平坦。DDP的出现,把数字时代的功率放大器推到一个新的高度。在高保真方面,线性度与传统AB类功放相比有过之而无不及。
3、它的功率晶体管的切换频率不是固定的,无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内,而是散布在很宽的频带上。
E类、F类、G类、H类
除了传统功放,还有几类,分别是E类、F类、G类、H类。
E类放大器是一种采用开关拓扑结构、工作在射频的高效功率放大器。单极开关元件和调谐电抗网络是与 E 类放大器一起使用的主要组件。
F类是谐波方面的高阻抗放大器。它可以使用方波或正弦波驱动。对于正弦波输入,该放大器可以使用电感器进行调谐,并可用于增加增益。
G 类使用轨开关来降低功耗并提高效率性能。而H类是G类的进一步改进版。
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