一文看懂音频功放的类别有几种
我们常见到的音频功放类别有A类、AB类、D类、H类,还有什么G类和T类,还听说有S类。这些都是为某一种独特的技术命名的。在专业舞台功放领域,采用什么技术的目的都是为了达到高效率,这样才可以得到相对更好的稳定性和低成本,但也相应要更复杂的线路来完成。
功放就是功率放大的缩写。 与电压或者电流放大来说,功放要求获得一定的、不失真的功率,一般在大信号状态下工作,因此,功放电路一般包含电压放大或者电流放大电路没有的特殊问题,具体表现在:①输出功率尽可能大;②通常在大信号状态下工作;③非线性失真突出;④提高效率是重要的关注点;⑤功率器件的安全问题。而对于音频功放电路,也需要注意以上的问题。
根据放大电路的导电方式不同,音频功放电路按照模拟和数字两种类型进行分类,模拟音频功放通常有A类,B类,AB类, G类,H类 TD功放,数字电路功放分为D类,T类。下文对以上的功放电路做详细的介绍和分析:
1.、A类功放(又称甲类功放)
A类功放,在信号的整个周期内都不会出现电流截止(即停止输出)的一类放大器。但是A类放大器工作时会产生高热,效率很低。尽管A类功放有以上的弊端,但固有的优点是不存在交越失真,并且内部原理存在着一些先天优势,是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高频透明开扬,中频饱满通透的优点。单端放大器都是甲类工作方式,推挽放大器可以是甲类,也可以是乙类或甲乙类。
2、B类功放(又称乙类功放)
B类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两个晶体管轮流放大输出的一类放大器,每一晶体管的导电时间为信号的半个周期,通常会产生我们所说的交越失真。通过模拟电路的调整可以将该失真尽量的减小甚至消失。B类放大器的效率明显高于A类功放。
3、AB类功放(又称甲乙类)
AB类功放界于甲类和乙类之间,推挽放大的每一个晶体管导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。因此AB类功放有效解决了乙类放大器的交越失真问题,效率又比甲类放大器高,因此获得了极为广泛的应用。
4、D类功放(又称丁类功放)
D类功放也称数字式放大器,具体型号很多,现已大量用于手机、数码产品、平板彩电等电器中,利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号,具体工作原理如下:D类功放采用异步调制的方式,在音频信号周期发生变化时,高频载波信号仍然保持不变,因此,在音频频率比较低的时候,PWM的载波个数仍然较高,因此对抑制高频载波和减少失真非常有利,而载波的变频带原理音频信号频率,因此也不存在与基波之间的相互干扰问题。许多功率高达1000W的丁类放大器,体积只不过像VHS录像带那么大。这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器,但在有源超低音音箱中有较多的应用。
5、G类功放
G类功放为一种多电源的AB类功放的改进形式。G类功放充分利用了音频都具有极高峰值因数 (10-20dB) 的这一有利条件。大多数时候,音频信号都处在较低的幅值,极少时间会表现出更高的峰值。下图是G类功放集成IC的一个典型功能框图。
G类放大器使用自适应电源轨,并利用一个内置降压转换器来产生耳机放大器正电源电压。充电泵对放大器正电源电压进行反相,并产生放大器负电源电压。这样便让耳机放大器输出可以集中于0V。音频信号幅值较低时,降压转换器产生一个低放大器负电源电压。这样便在播放低噪声、高保真音频的同时最小化了G类放大器的功耗,相比传统的AB类耳机放大器,G类放大器拥有更高的效率。
该类功放的放大原理与AB类功放放大相同,一个重要特点是供电部分采用两组或者多组电压,低功率运行使用低电压,高功率自动切换到高电压。
6、H类功放
该类功放的放大电路部分与AB类功放的原理相同,但是供电部分采用可调节多级输出电压的开关电源,自动检测输出功率进行供电电压的选择。
7、K类功放
K类功放是集成了内部自举升压电路和各种功放电路,大家都知道D类功放只是众多功放电路中其中一种效率比较高的数字功放,而K类功放只是根据需要将内部集成的自举升压电路和所需求的功放电路,如果需求效率高就加D类功放,要音质好就加AB类功放。
8、T类功放
该类功放的原理与D类功放的原理相同,但是信号部分采用DDP技术(核心是小信号的适应算法和预测算法)。工作原理如下:音频信号进入扬声器的电流全部经过DDP进行运算处理后控制大功率高频晶体管的导通或者关闭,从而达到音频信号的高保真线性放大。该类功放具有效率高、失真小,音质可以与AB类功放媲美的一类功放。
9、TD类功放
该类音频功放的放大部分与AB类功放原理相同,但是供电部分采用完全独立的高精度可调节无级输出的可调节数字电源,电压递进值为0.1V,自动检测功率来调节电压的升高或者降低。该类功放由于需要高精度可调节的数字电源,需要对电源有专门的设计,而不能集中在一个芯片上,因此,该类功放主要使用在高级音响上,而电路也比较复杂。
对于后面6、7、9类功放需要特殊的电源,因此不能将功能集中在一片IC上。而对于经典的A类,B类,AB类和D类功放有专门的IC。再实际的设计中,需要各种类型的,应用在不同领域的功放电路,只需要以此为基础,外加相应的电源或者处理模块。
超大功率产品普遍的采用根据音频信号特性,进行采样比较,并分级控制供电电压的一种技术,也有采用独立电源来完成的,相比AB类能提高最高25%的整机效率,但因为供电被分割切换,这就带来不避免的缺点。
譬如,对滤波电容的一致性提出了较高的要求,电容串联使用,其容量也将减少,滤波效果不理想,其耐用性和稳定性的下降也伴随而来。还有因为采用多级切换供电,也带来其特有的失真——开关失真。反映在音质的表现上就是高频段现出松散、噪、炸耳等的不好的感觉。低频也显得较硬,瘦。因为其电源结构的特点,这限定功率管功耗上没有很好的保护措施,也会令到烧管等现象不时发生。
认识手机主板上面的元器件?
手机板上常有的芯片:
CPU、电源、字库、中频、功放、天线开关、
若功能多的手机有时候会另加一些给界面模块用的接口电路芯片:
如蓝牙IC,照相IC、USB接口芯片、等
总结:
一、(CPU)手机常用的界面电路通常有十几种吧,而几乎所有的界面电路都直接或间接地和CPU通讯,
这就使得CPU需要很多引脚,但CPU是做小电流的信号处理,所以CPU的引脚通常不会像功放一样那么粗大,所以很多时候,CPU在板上会是一个看起来很精密的BGA(内引脚)芯片,也会比较大,周边没有太多复杂的东西。
二、(电源)我仔细看过了,手机电路板上用的贴片元件中,电容的块头大小是和它的容量关系比较直接的,通常电源会输出很多路的供电给整机的各个模块电路,所以需要很多个滤波电容,这些滤波电容大多块头比较大,而且大小也比较统一,为深黄色为多,这就可以看看边上的电容而识别电源IC了。很多时候32.768KHZ实时时钟(RTC——real time clock)会做在电源IC的边上,它是一个微小卧式圆柱型的东西,有时会是一个长条型的方块,这也是一个判断的办法。
手机板上通常会有下面这些电容器:
10或15微法的电容,大多数一部机只有一个或两个,是电池电压滤波用的,这个块头特别大,通常是黑色和黄色的,有黄豆那么大吧
4.7或1微法左右的电容,大多数有米粒那么大的吧,大多数是电源IC输出给别的芯片或电路模块时的滤波用的,由于一部手机中的电路模块是不少的,所以有米粒大小的电容是很多的,这类电容通常是米深黄色的,用万用表测量可以看到其一端一定是接地的,顺便说一下,如果两端接地的话,这个电容就可能是漏电坏了的,而若是两端都不接地的话,那要么是耦合电容,要么是板上哪里有断线,而前一种情况非常少见,因为耦合电容在手机中通常是用更小块头的那种电容器了,而且手机当中的耦合电容通常没有几个,只在发射通路中会有几个。
100纳法级及更小的电容,这些电容通常在手机中是最多的,通常起小信号滤波及信号耦合的作用,还有一些是起保护作用的,也有容量更小的,如几十皮法的,但这些电容的块头已经是很小了,是手机中数量最多,块头最小的了。
三、(字库)因为字库通常只直接跟CPU通讯,而且是用并行数据线如16线24线来同CPU连接,通常会在CPU最相邻的地方,而且边上通常没有什么复杂的元件。
四、(中频和功放)中频和功放通常会做在一起,而大多数的中频边上会有26MHZ的晶振,26M通常会是一个长方型的铁壳包装的四脚模块。
功放则是由于功耗的原因,它的引脚通常都做得比较大,这也是出于散热的考虑
五、(天线开关)天线开关通常也是在中频和功放的边上,当然最容易看出来 它通常在天线触点的边上了
一部手机上只要看得出来这几个模块,就算是最基本的了。
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