放大器的基本原理和流程

一、什么是放大器

放大器是用于描述产生和增加其输入信号版本的电路的通用术语。但并非所有放大电路都相同，因为它们是根据其电路配置和操作模式进行分类的。

在“电子"中，小信号放大器是常用的设备，因为它们能够将相对较小的输入信号(例如来自传感器(如光电设备))放大为更大的输出信号，以驱动继电器、灯或以扬声器为例。

有许多形式的电子电路被归类为放大器，从运算放大器和小信号放大器到大信号和功率放大器。放大器的分类取决于信号的大小、其物理配置以及它如何处理输入信号，即输入信号与负载中流动的电流之间的关系。

二、放大器的分类和原理

1、纯甲类功率放大器

纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器(Class A)，它是一种wan全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。

2、乙类功率放大器

乙类功率放大器，也称为B类功率放大器(Class B)，它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器wan全不同。B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，wan全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。

3、甲乙类功率放大器

甲乙类功率放大器也称为AB类功率放大器(Class AB)，它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计。当没有信号或信号非常小时，晶体管的正负通道都常开，这时功率有所损耗，但没有A类功放严重。当信号是正相时，负相通道在信号变强前还是常开的，但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时，正负通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生交越失真，但是相对于它的效率比以及保真度而言，都优于A类和B类功放，AB类功放也是目前汽车音响中应用最为广泛的设计。

4、D类功率放大器

D类放大器与上述A，B或AB类放大器不同，其工作原理基于开关晶体管，可在极短的时间内wan全导通或wan全截止。两只晶体管不会在同一时刻导通，因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率ji高(90%左右)，在理想情况下可达100%，而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%。不过另一方面，开关工作模式也增加了输出信号的失真。D类放大器的电路共分为三级：输入开关级、功率放大级以及输出滤波级。D类放大器工作在开关状态下可以采用脉宽调制(PWM)模式。利用PWM能将音频输入信号转换为高频开关信号，通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较，当反相端电压高于同相端电压时，输出为低电平;当反相端电压低于同相端电压时，输出为高电平。

在D类放大器中，比较器的输出与功率放大电路相连，功放电路采用金属氧化物场效应管(MOSFET)替代双极型晶体管(BJT)，这是由于前者具有更快的响应时间，因而适用于高频工作模式。D类放大器需要两只MOSFET，它们在非常短的时间内可wan全工作在导通或截止状态下。当一只MOSFETwan全导通时，其管压降很低;而当MOSFETwan全截止时，通过管子的电流为零。两只MOSFET交替工作在导通和截止状态的开关速度非常快，因而效率ji高，产生的热量很低，所以D类放大器不需要很大的散热器。

D类功放还有其它许多的称法，如T类等，它们都是D类功放的一种变形。在实际应用中，直到1980以后，由于MOSFET的出现，这种开关式功放才得以迅速发展。在实际的发展过程中，虽然有高效率，但同时也有高失真，高噪声以及较差的阻尼因素。随着技术的发展，这类缺陷将越来越少，估计未来D类功放在汽车音响领域中会得到更加广泛的应用。

5、T类放大器

T类功率放大器的功率输出电路和脉宽调制D类功率放大器相同，功率晶体管也是工作在开关状态，效率和D类功率放大器相当。但它和普通D类功率放大器不同的是：首先，它不是使用脉冲调宽的方法，Tripath公司发明了一种称作数码功率放大器处理器“Digital Power Processing (DPP)"的数字功率技术，它是T类功率放大器的核心。它把通信技术中处理小信号的适应算法及预测算法用到这里。输入的音频信号和进入扬声器的电流经过DPP数字处理后，用于控制功率晶体管的导通关闭。从而使音质达到高保真线性放大。

其次，它的功率晶体管的切换频率不是固定的，无用分量的功率谱并不是集中在载频两侧狭窄的频带内，而是散布在很宽的频带上。使声音的细节在整个频带上都清晰可“闻"。此外，T类功率放大器的动态范围更宽，频率响应平坦。DDP的出现，把数字时代的功率放大器推到一个新的高度。在高保真方面，线性度与传统AB类功放相比有过之而无不及。

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