放大器電路

放大器電路

A類

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A類放大器

當對效率要求不高的時候,大多數小信號線性放大器會設計成甲類(A類),即輸出級元件總是處於導通區。甲類(A類)放大器一般比其它類型線性度更好,也較為簡單,但效率非常低。這類放大器最常用於小信號級或低功率(例如驅動耳機)應用中。

A類放大器的缺點是輸出效率很低,理論值不超過百分之五十。以驅動耳機為例,在一般情況下,音量越小,耗電越多,當機子在沒有信號輸入時,電流以最大的額度流動,所以在待機沒聽音樂時,卻是用電最快的時候;即使在聽音樂時,所用的電也有 50% 以熱量形式消耗掉。所以,一台A類放大器的用電量,絕不亞於一台冷氣機,而此 50% 的消耗熱能,則是讓真空管逐漸老化的原因。同時因為發熱量太大,所有零件長期工作於大電流、高溫下,容易引起穩定度和壽命方面的問題,假如是純A類真空管綜合擴大機,還有管子壽命及日後更換等問題。

B與AB類

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B類放大器

在乙類(B類)中,有兩個(組)輸出元件分別放大正負半週,每一個都精確地在輸入信號的180度(或半周期)時交互導通。

B類推挽式放大器

甲乙類(AB類)放大器在甲類(A類)與乙類(B類)的一種折衷,它改善了小信號輸出的線性度;導通角在180度以上,具體值由設計者決定。由於他們有較高的效率,通常用於低頻放大器(如音頻和hi-fi)中。或者也用於其它線性度和效率都很重要的設計(手機,蜂窩發射塔,電視發射台)。

C類

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C類放大器

常稱為高功率射頻(RF)放大器。丙類(C類)設計成在輸入信號不足180°時導通。線性度不好,但是對於單個頻率功率放大器來說這並不重要。信號由調諧電路還原為近似正弦形狀,同時效率比甲類(A類)、甲乙類(AB類)或者乙類(B類)放大器都高很多。

D類

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PWM (Class-D)擴大機的原理圖: 第一階段的比較器(C)先用三角波(Triangular wave)與輸入的類比訊號比較,產生PWM訊號(這訊號其實是數位訊號)。第二階段則是開關元件(Switching controller)依照PWM訊號來快速開關、這樣會產生被放大的PWM訊號,這放大訊號與於輸入波形相近。第三階段則是用低通濾波器(low-pass filter)來過濾輸出訊號的高頻雜訊,過濾後的輸出訊號的波形就與輸入訊號的幾乎一樣了

丁類(D類)放大器使用快速開關(現代設計中多為數百KHz)來達到很高的功耗轉換(在現代設計中大於90%),原理與交換式電源供應器相近。通過每個輸出元件元件導通或關斷,來輸出放大的類比訊號,因此能量損失達到最小化;由於原始訊號是先被轉換成一系列的開關(1與0)指令,因此又被稱為數位擴大機。像脈衝寬度調製這類簡單方法有時還在使用;然而,高性能的開關放大器使用數字技術,比如∑-Δ調製,來達到更高的性能。

早先由於有限的頻寬和相當大的失真(音質差),它們僅用於亞低音用擴音器。半導體元件的進展已經使開發高保真、全聲音頻帶丁類(D類)放大器的開展成為可能,使得它們的信噪比(S/N)和失真度與其它線性元件的差距已經縮小。

由於PDM數位訊號也屬於PWM訊號,原始的數位音樂訊號可以藉由數學計算來轉換成同樣為數位訊號的PDM訊號、而由PDM訊號直接控制開關元件,這樣子稱為數位直輸(也有稱為Power DAC及Sony的S-master);D類擴大機被詬病的其中一點就是數位直輸的不成熟與不普及,多數音響系統是先用數位類比轉換器將數位音樂轉換成類比音訊,然後D類擴大機再將類比音訊轉回PDM格式的數位訊號,兩次數位類比轉換會造成更大的失真。

特殊類型

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E類

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E類放大器F類

G類與H類

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G類放大器

H類放大器

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