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      甲類功放

      作者:佚名    文章來源:本站原創(chuàng)    點擊數(shù):    更新時間:2008-11-23

        甲類功放(A類功放)輸出級中兩個(或兩組)晶體管永遠處于導電狀態(tài),也就是說不管有無訊號輸入它們都保持傳導電流,并使這兩個電流等于交流電的峰值,這時交流在最大訊號情況下流入負載。當無訊號時,兩個晶體管各流通等量的電流,因此在輸出中心點上沒有不平衡的電流或電壓,故無電流輸入揚聲器。當訊號趨向正極,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,于是流入揚聲器而且推動揚聲器發(fā)聲。甲類功放的工作方式具有最佳的線性,每個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計。但這種設計有利有弊,A類功放放最大的缺點是效率低,因為無訊號時仍有滿電流流入,電能全部轉為高熱量。當訊號電平增加時,有些功率可進入負載,但許多仍轉變?yōu)闊崃俊?BR>  特點
        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,音色圓潤溫暖,高音透明開揚,這些優(yōu)點足以補償它的缺點。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。因為它的效率低,供電器一定要能提供充足的電流。一部25W的甲類功放供電器的能力至少夠100瓦AB類功放使用。所以甲類機的體積和重量都比甲乙類大,這讓制造成本增加,售價也較貴。一般而言,甲類功放的售價約為同等功率甲乙類功放機的兩倍或更多。
        甲類功放聲音上有飽滿通透的優(yōu)點,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結及P結),這兩個結構成的,當沒有外加電壓時是截止,只有在上面外加一個偏置電壓并且高于它的門限電壓,這個N/P結才會導通,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也處于滿負載工作狀態(tài),使得功放在整個信號周期內都導通都有電流輸出。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,聽感上質感特別好,尤其是小信號時,整個聲音通透細節(jié)豐富。純甲類功放它的造價也是驚人的,它電耗等于是一部空調。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稱阻抗是8歐姆,便在工作時它的實際阻抗因素是會隨頻率變化的,時高時低,有時會低至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)的功放所標輸出功率指標,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。
        純甲類功放的幾個為什么
         一、為什么“熱機”比“冷機”好聽
        功放剛開機尚無溫升或溫升較小時,機內溫度和環(huán)境溫度基本一致,此狀態(tài)下功放稱為冷機,這時各級靜態(tài)電流還較小,末級電流僅二三十毫安(盛夏時稍大),相當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,這兩者同時作用,晶體管靜態(tài)電流會升高得很快,當機器烘至熱平衡時,各級工作點早已達到甲類額定偏置狀態(tài),此時聲音也是地道的“甲類聲”,因此也就相對“好聽”。而且功放達熱平衡后,各級靜態(tài)工作點也趨穩(wěn)定,也有利于改善聽感。對于使用BJT+MOSFET的機子同樣遵循上述規(guī)律,而使用全MOS管的機子則不同,其冷態(tài)時各級靜電流會大于熱態(tài)值,但冷態(tài)時各級工作點均不穩(wěn)定,因而聽感也就不如熱態(tài)好。
        二、何來“熱噪聲”
        一些經(jīng)濟的甲類功放在剛開機時,喇叭一片寧靜,而升溫發(fā)熱后,噪聲就出來了,由于和“熱”有關系,人們認為這是“熱噪聲”。熱噪聲是指在高于臨界溫度時,放大器內阻容元件的本底噪聲和晶體管的內部散彈噪聲,實際上這些“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)時各級靜態(tài)電流較小,電源負載較輕,電源紋波和噪波非常小,而達熱穩(wěn)態(tài)后,靜態(tài)電流可增大十倍以上,電源負載加重,紋波和噪波也變得較大,噪聲自然就出來了。要證明這一點很容易:1.將電壓放大級單獨用穩(wěn)壓電源供電,可明顯降低“熱噪聲”,如果已用了穩(wěn)壓電源單獨供電,不妨換上容量更大的優(yōu)質穩(wěn)壓電源;2.用電瓶供電,你會驚奇地發(fā)現(xiàn)此時“熱噪聲”也無影無蹤。另外,變壓器在負載加重后,其振動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”噪聲和溫度確實有關系,但實質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)機調校繁瑣而費時,如末級功放管的配對就是在額定工作溫度點附近進行動靜態(tài)測配,用這種標準選配元件盡管整機性能有保證,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)濟型甲類功放適合你嗎
        本處所指的是價格不超過兩千元的甲類功放,它和同價位的甲乙類放大器或超甲類放大器相比,整體指標要遜色一些,如瞬態(tài)響應,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,因而大動態(tài)時常常出現(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計預算,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,而同價位的甲乙類機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)濟型甲類機的“熱噪聲”是不容忽視的,同時其冷熱態(tài)溫差也較大,各級晶體管的配對誤差也較大,而且因成本關系,其調校、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手留下的空間吧。當然我們也要看到,國內一些知名廠家推出的經(jīng)濟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,甲類功放和乙類功放接上純電阻負載,測試時可能指標差不多,甚至熱噪聲甲類大一些。但是實際應用時,接的卻是真負載(動負載)——揚聲器,而且不同頻率時揚聲器的阻抗也不一樣,這時的綜合電聲指標將劣于純電阻負載時的指標,產生瞬態(tài)失真。由于負反饋的存在又會反饋到前級,這種瞬態(tài)失真關鍵是揚聲器系統(tǒng)質量關型設計受到有效的、不間斷的阻尼(控制)所引起,并且信號的電壓上升率越高,這種失真越嚴重。對于高保真而言,重要的是揚聲器系統(tǒng)的質量慣性能否受到擴音機有效的阻尼(控制)。
        乙類功放的阻尼不能有效的控制揚聲器,對任意半周只有一臂輸出在工作,或推或挽,但不能同時工作,所以它的阻尼是單方向的,即無論正半周或負半周,他只有產生推動揚聲器工作的動力,而不能產生控制回來的拉力,要全方位阻尼,驅動電流必須及時換向,問題就在這里。以輸入方波為例,可能工作時輸入信號比方波還要復雜,當信號上升時,揚聲器可以按照信號波形去工作,但當信號突然停止時,揚聲器由于質量的慣性作用,卻不會立刻停止,此時它的音圈產生反電動勢造成正在導通的A臂輸出管反偏而截止,而原來處于截止的B臂卻導通,同時這個反電動勢又由負反饋送回前級被放大后從而激勵B臂輸出管加速導通,共同完成乙類功放這種特殊的阻尼,因為這個過程要過零點,有一瞬間失去阻尼自由振蕩。這個過程完畢,B臂導通變截止,原本導通又被反偏的A臂輸出管才恢復導通,又經(jīng)歷一次過零點失去阻尼的瞬間才恢復阻尼。因此說乙類功放的阻尼在任意瞬間都是單方向的,對揚聲器的阻尼是靠反反復復的過零點換相來實現(xiàn)的,幾乎時刻都產生著失真。
        甲類功放正負兩臂均導通,阻尼系數(shù)的雙方向的,在突發(fā)性高電壓上升時,音圈按照波形去動作,信號停止時,反電勢經(jīng)導通的B臂完成通路,慣性被阻尼,無法產生自由振蕩,反電勢也建立不了,甲類功放這種全方向的阻尼,迫使揚改朝換代器的振動始終根據(jù)信號的波形去振動。這好比一輛正在預勢的摩托車,說走就走,說停就停。

      Tags:甲類功放,晶體管,功放類型  
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