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甲類功放

作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點(diǎn)擊數(shù):    更新時(shí)間:2008/11/23

  甲類功放(A類功放)輸出級中兩個(gè)(或兩組)晶體管永遠(yuǎn)處于導(dǎo)電狀態(tài),也就是說不管有無訊號輸入它們都保持傳導(dǎo)電流,并使這兩個(gè)電流等于交流電的峰值,這時(shí)交流在最大訊號情況下流入負(fù)載。當(dāng)無訊號時(shí),兩個(gè)晶體管各流通等量的電流,因此在輸出中心點(diǎn)上沒有不平衡的電流或電壓,故無電流輸入揚(yáng)聲器。當(dāng)訊號趨向正極,線路上方的輸出晶體管容許流入較多的電流,下方的輸出晶體管則相對減少電流,由于電流開始不平衡,于是流入揚(yáng)聲器而且推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。甲類功放的工作方式具有最佳的線性,每個(gè)輸出晶體管均放大訊號全波,完全不存在交越失真(SwitchingDistortion),即使不施用負(fù)反饋,它的開環(huán)路失真仍十分低,因此被稱為是聲音最理想的放大線路設(shè)計(jì)。但這種設(shè)計(jì)有利有弊,A類功放放最大的缺點(diǎn)是效率低,因?yàn)闊o訊號時(shí)仍有滿電流流入,電能全部轉(zhuǎn)為高熱量。當(dāng)訊號電平增加時(shí),有些功率可進(jìn)入負(fù)載,但許多仍轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊?BR>  特點(diǎn)
  甲類功放是重播音樂的理想選擇,它能提供非常平滑的音質(zhì),音色圓潤溫暖,高音透明開揚(yáng),這些優(yōu)點(diǎn)足以補(bǔ)償它的缺點(diǎn)。甲類功率功放發(fā)熱量驚人,為了有效處理散熱問題,甲類功放必須采用大型散熱器。因?yàn)樗男实停╇娖饕欢ㄒ芴峁┏渥愕碾娏鳌R徊?5W的甲類功放供電器的能力至少夠100瓦AB類功放使用。所以甲類機(jī)的體積和重量都比甲乙類大,這讓制造成本增加,售價(jià)也較貴。一般而言,甲類功放的售價(jià)約為同等功率甲乙類功放機(jī)的兩倍或更多。
  甲類功放聲音上有飽滿通透的優(yōu)點(diǎn),晶體管功率放大器是由三極管組成的,而三極管是由多組配對(N結(jié)及P結(jié)),這兩個(gè)結(jié)構(gòu)成的,當(dāng)沒有外加電壓時(shí)是截止,只有在上面外加一個(gè)偏置電壓并且高于它的門限電壓,這個(gè)N/P結(jié)才會導(dǎo)通,有電流通過,三極管才開始工作。
  甲類功放是把正向偏置定在最大輸出功率的一半處,使功放在沒有信號輸入時(shí)也處于滿負(fù)載工作狀態(tài),使得功放在整個(gè)信號周期內(nèi)都導(dǎo)通都有電流輸出。甲類功放使三極管始終工作于線性區(qū),因此甲類功放幾乎無失真,聽感上質(zhì)感特別好,尤其是小信號時(shí),整個(gè)聲音通透細(xì)節(jié)豐富。純甲類功放它的造價(jià)也是驚人的,它電耗等于是一部空調(diào)。特別是百分之百的甲類功放就是指音箱阻抗怎樣隨頻率變化,功放都能保持甲類工作而且輸出功率足夠,一對音箱雖然它的標(biāo)稱阻抗是8歐姆,便在工作時(shí)它的實(shí)際阻抗因素是會隨頻率變化的,時(shí)高時(shí)低,有時(shí)會低至1歐姆,這就要求功放的輸出功率能隨阻抗降低而倍增,也就是我們常看到的巨甲級數(shù)的功放所標(biāo)輸出功率指標(biāo),如貴豐單聲道旗艦功放安替龍;175W(8Ω)、350W(4Ω)、700W(2Ω)1400W(1Ω),這才是百分之百純甲功放。只有這樣的功放才能使你聽到純甲類的音質(zhì)。
  純甲類功放的幾個(gè)為什么
   一、為什么“熱機(jī)”比“冷機(jī)”好聽
  功放剛開機(jī)尚無溫升或溫升較小時(shí),機(jī)內(nèi)溫度和環(huán)境溫度基本一致,此狀態(tài)下功放稱為冷機(jī),這時(shí)各級靜態(tài)電流還較小,末級電流僅二三十毫安(盛夏時(shí)稍大),相當(dāng)于低偏置的甲乙類或乙類,聲音自然“好聽”不起來,但是隨著結(jié)溫的緩慢升高,每升高1℃,β增加約1%,Vbe減小約2.5mV,這兩者同時(shí)作用,晶體管靜態(tài)電流會升高得很快,當(dāng)機(jī)器烘至熱平衡時(shí),各級工作點(diǎn)早已達(dá)到甲類額定偏置狀態(tài),此時(shí)聲音也是地道的“甲類聲”,因此也就相對“好聽”。而且功放達(dá)熱平衡后,各級靜態(tài)工作點(diǎn)也趨穩(wěn)定,也有利于改善聽感。對于使用BJT+MOSFET的機(jī)子同樣遵循上述規(guī)律,而使用全MOS管的機(jī)子則不同,其冷態(tài)時(shí)各級靜電流會大于熱態(tài)值,但冷態(tài)時(shí)各級工作點(diǎn)均不穩(wěn)定,因而聽感也就不如熱態(tài)好。
  二、何來“熱噪聲”
  一些經(jīng)濟(jì)的甲類功放在剛開機(jī)時(shí),喇叭一片寧靜,而升溫發(fā)熱后,噪聲就出來了,由于和“熱”有關(guān)系,人們認(rèn)為這是“熱噪聲”。熱噪聲是指在高于臨界溫度時(shí),放大器內(nèi)阻容元件的本底噪聲和晶體管的內(nèi)部散彈噪聲,實(shí)際上這些“聲音”還不能讓喇叭工作,那么這些可聞噪聲又是從何而來的呢?功放冷態(tài)時(shí)各級靜態(tài)電流較小,電源負(fù)載較輕,電源紋波和噪波非常小,而達(dá)熱穩(wěn)態(tài)后,靜態(tài)電流可增大十倍以上,電源負(fù)載加重,紋波和噪波也變得較大,噪聲自然就出來了。要證明這一點(diǎn)很容易:1.將電壓放大級單獨(dú)用穩(wěn)壓電源供電,可明顯降低“熱噪聲”,如果已用了穩(wěn)壓電源單獨(dú)供電,不妨換上容量更大的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)壓電源;2.用電瓶供電,你會驚奇地發(fā)現(xiàn)此時(shí)“熱噪聲”也無影無蹤。另外,變壓器在負(fù)載加重后,其振動(dòng)和雜散磁場也會增大,對噪聲的增大也有“幫助”。因此所謂的“熱”噪聲和溫度確實(shí)有關(guān)系,但實(shí)質(zhì)主要是電源紋波所致。
  三、為什么純甲類功放相對要昂貴許多
  純甲類功放常工作于60℃~85℃的高溫環(huán)境下,因此對元器件及工藝水平的要求非常苛刻,聯(lián)機(jī)調(diào)校繁瑣而費(fèi)時(shí),如末級功放管的配對就是在額定工作溫度點(diǎn)附近進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)測配,用這種標(biāo)準(zhǔn)選配元件盡管整機(jī)性能有保證,但100對管子通常也只能挑出一兩對,而一些高檔的甲類功放其末級每聲道一般有2~12對晶體管,試想,數(shù)百上千對優(yōu)質(zhì)正品大功率晶體管要值多少錢,從中精心挑選那么一二十對管子又得花多久時(shí)間,如鐘神JA-100的功放管就是從260對正品中精選的。
  四、經(jīng)濟(jì)型甲類功放適合你嗎
  本處所指的是價(jià)格不超過兩千元的甲類功放,它和同價(jià)位的甲乙類放大器或超甲類放大器相比,整體指標(biāo)要遜色一些,如瞬態(tài)響應(yīng),按理甲類會優(yōu)于乙類,但是甲類功放本身功耗大,電源貯備相對較小,因而大動(dòng)態(tài)時(shí)常常出現(xiàn)軟腳現(xiàn)象,而同樣的電源容量,甲乙類的貯備相對較大,瞬態(tài)響應(yīng)反優(yōu)于甲類;輸出功率是搭配器材的重要參數(shù)之一,經(jīng)濟(jì)型甲類功放一般功率在二三十瓦左右,要增大輸出功率,變壓器、散熱器、功放管的成本就會超出設(shè)計(jì)預(yù)算,出于成本考慮,這類放大器的末級供電電壓均較低,輸出電流也較小,搭配音箱存在一定的難度,而同價(jià)位的甲乙類機(jī)輸出功率常在其三倍以上,搭配音箱相對容易一些;如前所述,經(jīng)濟(jì)型甲類機(jī)的“熱噪聲”是不容忽視的,同時(shí)其冷熱態(tài)溫差也較大,各級晶體管的配對誤差也較大,而且因成本關(guān)系,其調(diào)校、工藝、電路優(yōu)化等許多方面不可能做得非常到位,這或許也是廠家專給摩機(jī)手留下的空間吧。當(dāng)然我們也要看到,國內(nèi)一些知名廠家推出的經(jīng)濟(jì)型甲類功放在和功放參數(shù)匹配的小口徑單元上其重放水平也是很理想的。
甲類功放與乙類功放相比
  甲類功放同乙類功放相比,為何聽感上好于乙類功放呢?
  在靜態(tài)時(shí),甲類功放和乙類功放接上純電阻負(fù)載,測試時(shí)可能指標(biāo)差不多,甚至熱噪聲甲類大一些。但是實(shí)際應(yīng)用時(shí),接的卻是真負(fù)載(動(dòng)負(fù)載)——揚(yáng)聲器,而且不同頻率時(shí)揚(yáng)聲器的阻抗也不一樣,這時(shí)的綜合電聲指標(biāo)將劣于純電阻負(fù)載時(shí)的指標(biāo),產(chǎn)生瞬態(tài)失真。由于負(fù)反饋的存在又會反饋到前級,這種瞬態(tài)失真關(guān)鍵是揚(yáng)聲器系統(tǒng)質(zhì)量關(guān)型設(shè)計(jì)受到有效的、不間斷的阻尼(控制)所引起,并且信號的電壓上升率越高,這種失真越嚴(yán)重。對于高保真而言,重要的是揚(yáng)聲器系統(tǒng)的質(zhì)量慣性能否受到擴(kuò)音機(jī)有效的阻尼(控制)。
  乙類功放的阻尼不能有效的控制揚(yáng)聲器,對任意半周只有一臂輸出在工作,或推或挽,但不能同時(shí)工作,所以它的阻尼是單方向的,即無論正半周或負(fù)半周,他只有產(chǎn)生推動(dòng)揚(yáng)聲器工作的動(dòng)力,而不能產(chǎn)生控制回來的拉力,要全方位阻尼,驅(qū)動(dòng)電流必須及時(shí)換向,問題就在這里。以輸入方波為例,可能工作時(shí)輸入信號比方波還要復(fù)雜,當(dāng)信號上升時(shí),揚(yáng)聲器可以按照信號波形去工作,但當(dāng)信號突然停止時(shí),揚(yáng)聲器由于質(zhì)量的慣性作用,卻不會立刻停止,此時(shí)它的音圈產(chǎn)生反電動(dòng)勢造成正在導(dǎo)通的A臂輸出管反偏而截止,而原來處于截止的B臂卻導(dǎo)通,同時(shí)這個(gè)反電動(dòng)勢又由負(fù)反饋送回前級被放大后從而激勵(lì)B臂輸出管加速導(dǎo)通,共同完成乙類功放這種特殊的阻尼,因?yàn)檫@個(gè)過程要過零點(diǎn),有一瞬間失去阻尼自由振蕩。這個(gè)過程完畢,B臂導(dǎo)通變截止,原本導(dǎo)通又被反偏的A臂輸出管才恢復(fù)導(dǎo)通,又經(jīng)歷一次過零點(diǎn)失去阻尼的瞬間才恢復(fù)阻尼。因此說乙類功放的阻尼在任意瞬間都是單方向的,對揚(yáng)聲器的阻尼是靠反反復(fù)復(fù)的過零點(diǎn)換相來實(shí)現(xiàn)的,幾乎時(shí)刻都產(chǎn)生著失真。
  甲類功放正負(fù)兩臂均導(dǎo)通,阻尼系數(shù)的雙方向的,在突發(fā)性高電壓上升時(shí),音圈按照波形去動(dòng)作,信號停止時(shí),反電勢經(jīng)導(dǎo)通的B臂完成通路,慣性被阻尼,無法產(chǎn)生自由振蕩,反電勢也建立不了,甲類功放這種全方向的阻尼,迫使揚(yáng)改朝換代器的振動(dòng)始終根據(jù)信號的波形去振動(dòng)。這好比一輛正在預(yù)勢的摩托車,說走就走,說停就停。

Tags:甲類功放,晶體管,功放類型  
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