前面小灵给大家简单科普过功放结构的种类及简单概括了一下特点,但有些童鞋好像还想多深入了解一下目前流行的功放结构的特点,小灵也就拉着咱们工程师来给大家做一次深入科(tou)普(shi)了。
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A(甲)类功放对于B(乙)类功放而言,声音上有明显优点是无庸置疑的,就从它们的工作原理来谈谈。
B类放大器的工作状态是这样的,晶体管功率放大器是由三极管组成的,而三极管是由几组N-P、N-P结构成的,这个N-P结,当没有外加电压时是截止的(关闭)只有在上面外加一个偏置电压并且高于它的门限电压(硅管是0.6V,锗管0.2V)这个N-P结才会导通(打开)有电流通过,三极管才开始工作。B类工作状态就是不外加一个固定偏置电压,由信号电压来打开,因此当信号电压小于0.6V时(硅管为例)三极管处于截止状态,输出为零。只有当信号电压大于等于0.6V时三极管才导通,放大器开始工作,输出端才有信号输出。这里很清楚表明小的信号电压被“贪污”了,在输出波形图上,是一小段与X轴重合直线,因此与输入波形不同,也就是失真产生了,这就叫做交越失真,而且输入信号中小信号越多,失真越严重。在听感上,就会出现音乐细节丧失,小信叼变得模糊、微弱,整个乐曲变得不连贯,更不要奢谈什么乐器质感、音乐性了。
再说B类功率放大级必须用二只晶体管来组成推挽,由一只管子工作于信号电压的正半周,另一只工作于信号电压的负半周,这种电路中当一只管子导通工作进,另一只就处于截止状态,当信号电压的另外半周来到时二只管子的工作状态正好交换,这时交越失真自然是免不了。中外B类功放对于扬声器产生的反电动势,没有起到截止作用,反电动势甚至反馈到前一级放大器电路中,这就使得放大的内阻剧增,阻尼系数变坏,甚至丧失,这样听感上就会感到B类功放对音箱控制不好,声音浑浊,推力不足。
但是B类功放也有它的优点,首先它的效率很高,可达到75%以上,因此可以使用较小的功率管输出较大功率,另外推挽电路对抑制偶次谐波有作用,以减低非线性失真。
针对B类功放存在的缺点设计人员就在三极管的输入板上加上一个预置的固定的略小于门限电压的偏置电压,就使得三极管在静态时输出级电流稍大于零,使得很小的信号电压时三极管也能导通,有电流输出,使得晶体管有大于信号半个周期的时间处于导通,交越失真也就不存在了,这就是AB类功放,既克服了B类功放存在的问题,而电效率也大大高于A类功放。现在家用音频功放中为求改善声音,常常把偏置电压定得高于门限电压,使晶体管处于导通状态,使其工作状态近A类。这就是被称为高偏流AB类。
A类功放就是把正向偏置定在最大输出功率的一半处,使功放在没有信号输入时也处于满负载工作状态,使得功放在整个信号周期内都导通都有电流输出。A类功放使三极管始终工作于线性区,因此A类功放几乎无失真,听感上质感特别好,尤其是小信号时,整个声音平衡,润滑,谐波丰富。
但A类功放也有缺点,首先是效率低,一般不大于25%,大量电能变成热能,在同功率的情况下,电源供应常常比AB类大得多。而且A类功放由于工作电流高,在同样输出功率时它的工作电源电压主要低得多,因此它的输出峰值电压就受到限制,它的输入电压也受到输出电压的放大器放大系数的限制。因此音乐的大动态表现就受影响。
三种放大器的工作状态已从理论角度,普及性地谈了一下,也许你会说,从声音角度讲还是A类最好啊!是的,这是客观事实,但问题是一台功放的声音不仅仅如上述讲的那么简单,整个电路以及工作原理要复杂得多,各种辅助电路也许比主放大电路复杂得多,也就是说即使你用A类放大形式,也不一定就出好声。
再说一台100%的A类功放它的造价也是惊人的,它的电耗更是高过一部空调。所谓100%A类功放就是指无论音箱阻抗怎样随频率变化,功放都能保持A类工作而且输出功率足够,一对音箱虽然它的标称阻抗是8Ω,但在工作时它的实际阻抗是会随频率变化的,甚至会低至2Ω或更低,这就要求功放的输出功率能随阻抗降低而倍增,也就是我们常看到的Hi-End级数的天价A类功放所标输出功率指标,100W(8Ω)、200W(4Ω)、400W(2Ω)、800W(1Ω),这才是所谓的百分之一百纯A类功放。只有这样的功放才能使你始终听到A类的声音,但它的价格也在几十万了,这对极大多数发烧友是没有意义的。
而大多中低价位的A类功放在标注输出功率时,只标100w(8Ω),以下就不标明了,言下之意这类所谓A类功放当音箱阻抗降低时它的A类100W将大幅度降低,实际这类功放在极大多数时间是在AB类工作状态下工作的,应该属AB类,也就是前面提到过它的偏置高于门限电压,也就是通常称为高偏流AB类的功放,只不过厂家宣传时有意扩大而已。所以很多Hi-End名厂都不以A类来宣传自己,而它们的好声却是公认的。
事实上一台功放选取什么线路,什么工作方式并不是决定功放声音的唯一因素,诸如我们常说的,零件好坏,零件的测试挑选、配对、制作工艺都是直接影响声音的因素。同样功率的机子,A类要比AB类电源容量增加2~3倍,可以想象得出在同价位的机子中,A类机几乎把大部分成本用到电源供应上。事实证明制作认真的AB类功放与同价位的A类功放相比声音上不会差到哪里,胜出者也比比皆是,因此,单从A类和AB类来判定声音好不是不全面的。