不同类型功率放大电路的比较功率放大器的类型以及区别|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

功率放大器的类型以及区别

随着音频技术的不断发展，功率放大器已经不再像以往那样只有电子管放大器可选，随着晶体管机（电晶体，又名“石机”）的发展，众多的放大类型都被提及，因为他们代表着新的放大模式，并展现出新世代的声音特质。其中最具代表性的自然是欧洲派系的NAD，当然，除了NAD之外还有B&O、Lyngdorf、Trinnov Audio等等，以专注D类或数字放大电路的研究，以兼顾环保和好声音设计为目的，事实上专注这方面的厂家还有不少，在此就不一一列举了。

在介绍新世代的放大器类型前，我还是先介绍一下我们传统的放大器类型。依照三极管在放大信号时的信号工作状态和三极管静态电流大小的划分，放大器电路主要有3种类型：一是甲类（A类）放大器电路、二是乙类（B类）放大器电路、三是甲乙类（AB类）放大器电路、D类放大电路、H类放大电路等。

甲类（A类）放大器就是给功率管加上合适的静态偏置电流，这样用一只三极管同时放大信号的正、负半周。在功率放大器电路中，功率输出级中的信号幅度已经很大，如果仍然让信号的正、负半周同时用一只三极管来放大，这种电路我们称为甲类放大器。这种电路有一个很大的特点，由于属于线性放大，所以保真程度会很高，几乎达到100%，但同时由于线性放大，所以放大效率不会很高，一般只有20-30%。它还有一个问题，如果一直让晶体管处于带电状态，那么在没有音频信号过来时，它就像一个烤炉，持续发热，严重发热，这就需要大型的散热设备来散热，而这些散热设备使得功放增加了重量、体积以及价格。

第二种就是乙类放大器，也就是我们经常说的B类放大器，所谓乙类放大器就是不给三极管加静态偏置电流，且用两只性能对称的三极管来分别放大信号的正半周和负半周，正、负半周再在放大器的负载上将正、负半周信号合成一个完整的周期信号。由于这种放大器没有给功放输出管加入静态电流，它会产生交越失真，这种失真是非线性失真的一种，对声音的音质破坏严重。所以乙类放大器电路很少被音频电路设计所采纳，但是乙类依然尤其很好的优点。

把上述的说法通俗了解一下，鉴于甲类在运作时晶体管一直处于带电状态，并发出大量热量，那就让它在“休息”的时候不工作，这能节省不少散热成本，而且因为晶体管不工作不带电，放大器效率留下更大的“空间”，放大效能达到70-80%，从理论上确实让人感到兴奋。但是在音质上却让人受不了，本来是少女吟诗，现在变成了泼妇骂街，变得吵吵闹闹，有所失态。归根到底就是由于电流在两支晶体管上切换的速度跟不上音频信号相位的转换速度，导致失真，交越失真厉害。音质都混浊了，功放效率再大也没有什么用处，所以乙类功放慢慢就被弃用。

第三种就是甲乙类放大器，也称为AB类放大器，是甲类（A类）和乙类（B类）放大器的折衷组合，他也使用偏置电流，但它远小于单纯的甲类放大器，小的偏置电流足以防止交越失真，从而能提供良好的音质。其功耗介于甲类和乙类放大器之间，但是通常更接近于乙类（B类）放大器，与乙类放大器电路类似，甲乙类放大器也需要一些控制电路以使其提供或吸收更大的输出电流。不过，精心设计的甲乙类放大器也有很大的功耗，因为其中等范围的输出电压通常远离正电源和负电源。由于漏源极之间的电压降很大，所以会产生很大的瞬时功率LDS×VDS。通俗来说，甲类和乙类都有各自的优势，前者线性好但功率小，后者则与之相反，因此两者技术结合优势互补肯定是必然趋势。而事实上市面使用甲乙类放大类型的厂家确实不少，例如美国著名的Krell也使用了甲乙类的设计，但以专利的iBias A类技术，在保证大功率下更令提高偏置电流的特点，令声音的线性和模拟度更高更好。

数字放大电路，PWM信号传输

D类的设计，很多朋友会说在低音炮上见得特别多，是的！D类的特点就是可以制造极高的输出功率，且功耗极低。D类放大器的输出级在正电源和负电源之间切换从而产生一串电压脉冲，这种波形有利于降低功耗，因为当输出晶体管在不导通时具有零电流，并且在导通时具有很低的VDS，因而产生较小的功耗LDS×VDS。由于大多数音频信号不是脉冲串，因此必须包括一个调制器将音频输入转换为脉冲信号，脉冲的频率成份包括需要的音频信号和与调制过程相关的重要的高频能量。经常在输出级和扬声器之间输入一个低通滤波器以将电磁干扰（EMI）将至最小，并且避免太多的高频能量驱动扬声器。

不过说到D类，目前的放大器大部分都应用了著名的荷兰Hypex Ncore放大器组件，这个公司专门研发D类放大模组，其组件都被广泛应用到不同品牌的产品上。除此之外，丹麦的一家ICE Power也十分著名，北欧很多放大器及有源扬声器产品如B&O就是使用这一组件的品牌。不过今天的D类技术已经不同以往，从技术成熟程度以及声音表现上都十分超前，甚至超越了传统甲类/甲乙类的音质效果，例如NAD放大器这些产品都深受新一代发烧友的喜爱，凭借小巧的体积，极低的能耗以及出色的功能表现，很多时候都令传统的放大器汗颜。

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精彩继续：各种放大器电路分析荟萃之功率放大器

前面，给大家分享了放大电路的一些基本知识和电路，这次继续分享剩余部分，主要是功率放大器部分，这些大家应该接触的比较多，有兴趣的甚至可以动手制作。

一：【功率放大器】

供给负载一定输出功率的放大器叫做功率放大器。它是收音机、扩音机或其他电子设备的末级，它推动扬声器发出声音，使电动机转动，使记录仪表动作等。

功率放大器主要是考虑如何获得最大的输出功率、最小的失真和最高的效率。

由于变压器耦合损耗小，又能变换阻抗，使负载和晶体管相匹配，所以功率放大器广泛采用变压器耦合电路。

音频功率放大器可以根据不同的要求，采用甲类放大器、乙类放大器和甲乙类放大器。

二：【甲类功率放大器】

这种功率放大器是在甲类工作状态下运用的，晶体管在输入信号的整个周期内都有放大作用。

是一个甲类功率放大器电路。

C是耦合电容。R1、R2是上下偏置电阻。Re、Ce是直流电流负反馈电路，起起稳定工作点的作用。变压压器B是晶体管BG集电极负载，通过B推动扬声器Y。

甲类功率放大器损耗大、效率低、输出功率小，一般只用在小功率放大设备和仪器中。

三：【乙类推挽功率放大器】

这种功率放大器是在乙类工作状态下运用的，一个晶体管在输出正半周内有放大作用，另一个晶体管在负半周内有放大作用。

下图是一个乙类推挽功率放大器。

作为典型的乙类推挽电路，还可以省去R1、R2、Re，而把M、N两点直接连起来。B1、B2是输入输出变压器。

当没有信号输入的时，两个晶体三极管的基极电压等于零，都处于截止状态。当输入信号是正半周的时候，如果输入变压器次级上正下负，那么BG1截止，BG2导通，BG2对输入信号起放大作用。

当输入信号是负半周的时候，输入变压器次级上负下正，那么BG2截止，BG1导通，BG1对输入信号起放大作用。

在输出变压器上，放大了的正负两个半周的信号合起来，成了完整的放大信号。

由于这种放大器的两个晶体三极管轮流交替工作，所以叫做推挽放大器。

它比单管功率放大器输出功率大、效率高，因此有广泛用途。

由于晶体管在电流很小的情况下是非线性的，两管交替工作会衔接不好，造成所谓交越失真。为了减少交越失真，在输入端要给晶体管基极加个很小的正向偏压，使晶体管在没有信号输入时就有一定的集电极电流。

上图中R1、R2是为了建立这个正向偏压而设置的。Re是电流负反馈电阻，起稳定作用。

四：【无输出变压器功率放大器（0TL）】

前面介绍的乙类推挽功率放大器有两个缺点：一个是由于变压器本身仍然有损损耗，放大器的效率不能做得很高。另一个是变压器本身在高端和低端的频率特性都不好，使放大器的频率范围受到限制。

采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性比较好，还可以减小放大器的体积和重量。

无输出变压器功率放大器可以分成两类：

一类用相同类型晶体管组成推挽电路

另一类是利用PNP型管和NPN型管的互补作用组成互补对称电路。

用相同类型晶体管的推挽电路，如下图所示。

图中R1、R2和R3、R4分别是晶体管BG1，BG2的偏置电阻。Re1和Re2是发射极电阻，起电流负反馈作用，稳定晶体管工作点。

变压器B做倒相耦合。C是隔直电容，也是耦合电容。为了减少低频失真，电容C选得越大越好。无输出变压器功率放大器的输出阻抗只有变压器耦合的1／4。由于输出阻抗低，可以直接接到扬声器上。

互补推挽电路是利用PNP和NPN型晶体管相反的导电性能，自动完成倒相作用的，

电路如图所示。

BG1是末前级，也就是推动级。BG2和BC3组成互补电路。为了使BG2和BG3在没有信号的时侯就有一定的集电极电流，减少交越失真，A、B两点之间应该加上一定的电压。

如果两个都是硅管，应该加上1.2伏；两个都是锗管，应该加上0.4伏，一个硅管一个锗管，应该加上0.8伏。A、B两点电压值，可以通过可变电阻W2调节。K点电压应该是电源电压的一半，可以通过调整可变电阻W1来实现。

接上电解电容C2，对交流信号来说相当于把E点和K点连接起来。这样，BG2的输入信号取自R3，BG3的输入信号取自R3＋W2。由于R3远大于W2，W2的电压降可以忽略不计。也就是说BG2和BG3的输入信号可以看作是相等的。

当输入信号是正半周的时侯，BG2截止、BG3导通，BG3起放大作用。当输入信号是负半周的时候，BG3截止，BG2导通，BG2起放大作用。两管这样轮流工作，扬声器就得到完整的放大了的信号而发出声音来。

五，【直接耦合无输出电客功率放大器（OCL）】

这种电路比OTL电路稳定性好，保真度高，所以应用比较广泛。

下图是一个实用的OCL功率放大器电路。

这个电路不要输出电容，采用直接耦合，输出端直接与喇叭相接，所以频率特性特别好，从20赫到50干赫的频率范内都是很平坦的。

由于采用直接耦合，需要具有正负对称的两个电源，才能使输出端直流零电位，才能实现直接与负载扬声器相接。

为了减小漂移，输入电路采用差动放大器。BG1，BG2是差动放大输入级，BG3是激励级（也叫做推动级），BG4～BG7是复合互补输出电路。信号通过耦合电容C1进入BG1，放大后由BG1集电极输出，送到BG3再次放大，BG3的集电极输出端接有NPN型的BG4和PNP型的BG5，利用不同类型的晶体管的互补作用实现倒相，BG4和BG6接成复合管，BG5和BG7接成复合管，同时完成乙类推挽功率放大。

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