功放是什么？一看就懂,功放的作用,原理-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2023-09-20
功率放大器簡稱功放，是音頻系統(tǒng)的核心；是音響系統(tǒng)中一種最基本的設(shè)備，俗稱“擴音機”，把來自信號源（專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來自調(diào)音臺）的微弱電信號進行放大以驅(qū)動揚聲器發(fā)出聲音。還可以指其他進行功率放大的設(shè)備。
功放是一個音頻系統(tǒng)的核心和靈魂。功放采用小電壓（電動勢）。然后它將其送入晶體管或真空管，晶體管或真空管就像開關(guān)一樣，會根據(jù)來自其電源的放大電壓而高速開啟/關(guān)閉。
當(dāng)功放的電源供電時，功率通過輸入連接器進入（輸入信號）并被放大到一個更高的電壓水平。這意味著從前置功放出來的小功率信號被提升到足以讓揚聲器或耳機重現(xiàn)聲音的水平，使我們可以用耳朵聆聽音樂。
按導(dǎo)電方式
按功放中功放管的導(dǎo)電方式不同，可以分為甲類功放（又稱A類）、乙類功放（又稱B類）、甲乙類功放（又稱AB類）和丁類功放（又稱D類）。
按功放管類型
按功放中功放管的類型不同，可以分為膽機和石機。膽機是使用電子管的功放。石機是使用晶體管的功放。
按元件數(shù)量
按功放輸出級放大元件的數(shù)量，可以分為單端放大器和推挽放大器。
按功能分類
前級/后級/合并式功放
按用途分類
Hi-Fi功放/AV功放
功放是如何工作的？
功放與前置放大器一起工作，從前置放大器的輸出端獲取小電壓，并將其轉(zhuǎn)化為更高的電流信號，通過使用晶體管或真空管驅(qū)動揚聲器的音圈。
例如，A類單聲道功功放在其輸入級從信號源獲取一個輸入信號，然后將該信號放大為另一個放大的版本，并將其發(fā)送到功率輸出級。
以常見的D類功放分析工作原理：
D類功放是放大元件處于開關(guān)工作狀態(tài)的一種放大模式。無信號輸入時放大器處于截止?fàn)顟B(tài)，不耗電。工作時，靠輸入信號讓晶體管進入飽和狀態(tài)，晶體管相當(dāng)于一個接通的開關(guān)，把電源與負載直接接通。理想晶體管因為沒有飽和壓降而不耗電，實際上晶體管總會有很小的飽和壓降而消耗部分電能。這種耗電只與管子的特性有關(guān)，而與信號輸出的大小無關(guān)，所以特別有利于超大功率的場合。在理想情況下，D類功放的效率為100％，B類功放的效率為78．5％，A類功放的效率才50％或25％（按負載方式而定）。
D類功放實際上只具有開關(guān)功能，早期僅用于繼電器和電機等執(zhí)行元件的開關(guān)控制電路中。然而，開關(guān)功能（也就是產(chǎn)生數(shù)字信號的功能）隨著數(shù)字音頻技術(shù)研究的不斷深入，用與Hi－Fi音頻放大的道路卻日益暢通。20世紀60年代，設(shè)計人員開始研究D類功放用于音頻的放大技術(shù)，70年代Bose公司就開始生產(chǎn)D類汽車功放。一方面汽車用蓄電池供電需要更高的效率，另一方面空間小無法放入有大散熱板結(jié)構(gòu)的功放，兩者都希望有D類這樣高效的放大器來放大音頻信號。其中關(guān)鍵的一步就是對音頻信號的調(diào)制。
D類功放的基本結(jié)構(gòu)分為三個部分：
第一部分為調(diào)制器，最簡單的只需用一只運放構(gòu)成比較器即可完成。把原始音頻信號加上一定直流偏置后放在運放的正輸入端，另通過自激振蕩生成一個三角形波加到運放的負輸入端。當(dāng)正端上的電位高于負端三角波電位時，比較器輸出為高電平，反之則輸出低電平。若音頻輸入信號為零、直流偏置三角波峰值的1／2，則比較器輸出的高低電平持續(xù)的時間一樣，輸出就是一個占空比為1：1的方波。
當(dāng)有音頻信號輸入時，正半周期間，比較器輸出高電平的時間比低電平長，方波的占空比大于1：1；負半周期間，由于還有直流偏置，所以比較器正輸入端的電平還是大于零，但音頻信號幅度高于三角波幅度的時間卻大為減少，方波占空比小于1：1。這樣，比較器輸出的波形就是一個脈沖寬度被音頻信號幅度調(diào)制后的波形，稱為PWM（PulseWidthModulaTIon脈寬調(diào)制）或PDM波形。音頻信息被調(diào)制到脈沖波形中。
第二部分就是D類功放，這是一個脈沖控制的大電流開關(guān)放大器，把比較器輸出的PWM信號變成高電壓、大電流的大功率PWM信號。能夠輸出的最大功率有負載、電源電壓和晶體管允許流過的電流來決定。
第三部分需把大功率PWM波形中的聲音信息還原出來。方法很簡單，只需要用一個低通濾波器。但由于此時電流很大，RC結(jié)構(gòu)的低通濾波器電阻會耗能，不能采用，必須使用LC低通濾波器。當(dāng)占空比大于1：1的脈沖到來時，C的充電時間大于放電時間，輸出電平上升；窄脈沖到來時，放電時間長，輸出電平下降，正好與原音頻信號的幅度變化相一致，所以原音頻信號被恢復(fù)出來，見圖2。
D類功放設(shè)計考慮的角度與AB類功放完全不同。此時功放管的線性已沒有太大意義，更重要的開關(guān)響應(yīng)和飽和壓降。由于功放管處理的脈沖頻率是音頻信號的幾十倍，且要求保持良好的脈沖前后沿，所以管子的開關(guān)響應(yīng)要好。
輸出功率：單位為W，由于各廠家的測量方法不一樣，所以出現(xiàn)了一些名目不同的叫法。例如額定輸出功率，最大輸出功率，音樂輸出功率，峰值音樂輸出功率。
音樂功率：是指輸出失真度不超過規(guī)定值的條件下，功放對音樂信號的瞬間最大輸出功率。
峰值功率：是指在不失真條件下，將功放音量調(diào)至最大時，功放所能輸出的最大音樂功率。
額定輸出功率：當(dāng)諧波失真度為10%時的平均輸出功率。也稱做最大有用功率。通常來說，峰值功率大于音樂功率，音樂功率大于額定功率，一般的講峰值功率是額定功率的5--8倍。
頻率響應(yīng)：表示功放的頻率范圍，和頻率范圍內(nèi)的不均勻度。頻響曲線的平直與否一般用分貝（db）表示。家用HI-FI功放的頻響一般為20Hz--20KHZ正負1db.這個范圍越寬越好。
失真度：理想的功放應(yīng)該是把輸入的訊號放大后，毫無改變的忠實還原出來。但是由于各種原因經(jīng)功放放大后的信號與輸入信號相比較，往往產(chǎn)生了不同程度的畸變，這個畸變就是失真。用百分比表示，其數(shù)值越小越好。HI-FI功放的總失真在0.03%--0.05%之間。功放的失真有諧波失真，互調(diào)失真，交叉失真，削波失真，瞬態(tài)失真，瞬態(tài)互調(diào)失真等。
信噪比：是指信號電平與功放輸出的各種噪聲電平之比，用db表示，這個數(shù)值越大越好。
輸出阻抗：對揚聲器所呈現(xiàn)的等效內(nèi)阻，稱做輸出阻抗。
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