放大器的類別

長期以來，高品質(zhì)音頻放大器的工作類別，只限于A類(甲類)和AB類 (甲乙類)。其原因在于過去只有電子管這樣的器件，B類(乙類)電子管放 大器產(chǎn)生的失真使它們甚至在公共廣播用時(shí)都難于被人們所接受。所有的自稱為高保真放大器均工作于推挽式的A類(甲類)。

隨著半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)和發(fā)展，放大器的設(shè)計(jì)得到了更多的自由。就放大器的類別而言，已不限于A類(甲類)和AB類(甲乙類)，而出現(xiàn)了更多類別的放大器。為了使讀者對此有所了解，這里僅就筆者所知的各種類別 的放大器簡介如下。不過需要指出，就目前來說用于音頻功率放大器的工作類別，A類(甲類)、AB類(甲乙類)和B類(乙類)這三類放大器仍覆蓋著 半導(dǎo)體放大器的絕大多數(shù)。

一、A類(甲類)放大器

A類(甲類)放大器，是指電流連續(xù)地流過所有輸出器件的一種放大器。 這種放大器，由于避免了器件開關(guān)所產(chǎn)生的非線性，只要偏置和動(dòng)態(tài)范圍控制得當(dāng)，僅從失真的角度來看，可認(rèn)為它是一種良好的線性放大器。 A類放大器在結(jié)構(gòu)上，還有兩類不同的工作方式。其中一類是將兩個(gè)射極跟隨器相聯(lián)工作，其偏置電流要增加到在正常負(fù)載下有足夠的電流流過，而不使任一器件截止。這一措施的最大優(yōu)點(diǎn)是它不會(huì)突然地耗盡輸出電流，如果負(fù)載阻抗低于標(biāo)定值，放大器會(huì)短期出現(xiàn)截止現(xiàn)象，在失真上可能略有增加，但不致出現(xiàn)直感上的嚴(yán)重缺陷。另一類可稱作為控制電流源型(VCIS)，它本質(zhì)上是一個(gè)單獨(dú)的射極跟隨器，并帶有一個(gè)有源發(fā)射極負(fù)載，以達(dá)到合適的電流泄放。這一類作為輸出級時(shí)，需要在開始設(shè)計(jì)之前就把所要驅(qū)動(dòng)的阻抗是多低搞清楚。

二、B類(乙類)放大器

B類(乙類)放大器，是指器件導(dǎo)通時(shí)間為50%的一種工作類別。這類放大器可以說是最為流行的一種放大器，也許目前所生產(chǎn)的放大器有99% 是屬于這一類。由于大家比較熟悉，這里不作詳細(xì)介紹。

三、AB類[甲乙類)放大器

AB類(甲乙類)放大器，實(shí)際上是A類(甲類)和B類(乙類)的結(jié)合，每個(gè)器件的導(dǎo)通時(shí)間在50―100%之間，依賴于偏置電流的大小和輸出電平。該類放大器的偏置按B類(乙類)設(shè)計(jì)，然后增加偏置電流，使放大器進(jìn)入AB類(甲乙類)。

AB類(甲乙類)放大器在輸出低于某一電平時(shí)，兩個(gè)輸出器件皆導(dǎo)通，其狀態(tài)工作于A類(甲類);當(dāng)電平增高時(shí)，兩個(gè)器件將完全截止，而另一個(gè)器件將供給更多的電流。這樣在AB類(甲乙類)狀態(tài)開始時(shí)，失真將會(huì)突然上升，其線性劣于A類(甲類)或B類(乙類)。不過筆者認(rèn)為，它的正當(dāng)使用在于它對A類(甲類)的補(bǔ)充，且當(dāng)面向低負(fù)載阻抗時(shí)可繼續(xù)較好地工作。

四、C類(丙類)放大器

C類(丙類)放大器，是指器件導(dǎo)通時(shí)間小于50%的工作類別。這類放 大器，一般用于射頻放大，很難找到用于音頻放大的實(shí)例。

五、D類(丁類)放大器

這類放大器，其特點(diǎn)是斷續(xù)地轉(zhuǎn)換器件的開通，其頻率超過音頻，可控制信號(hào)的占空比以使它的平均值能代表音頻信號(hào)的瞬時(shí)電平，這種情況被稱為脈寬調(diào)制(PWM)，其效率在理論上來說是很高的。但是，實(shí)際困難還是非常大的，因?yàn)?00kHz的高功率方波是不是好的出發(fā)點(diǎn)尚不清楚;從失真的角度來看，為保證采樣頻率的有效性，必須將一個(gè)陡峭截止頻率的低通濾波器插入放大器與揚(yáng)聲 器之間，以消除絕大部分的射頻成分，這至少需要4個(gè)電感(考慮立體聲)， 成本自然不會(huì)低。此外，表現(xiàn)在頻響方面，它只能對某一特定負(fù)載阻抗保證平坦的頻率響應(yīng)。

六、E類(戊類)放大器

這類放大器，是一個(gè)極端聰明的半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用，它在幾乎所有工作時(shí)間內(nèi)，通過的電壓或電流是較小的，亦即功率耗散很低。遺憾的是，它僅用于射頻技術(shù)，而不用于音頻。

七、F類(己類)放大器

這類放大器，就筆者目前所知并不存在，似乎是需要補(bǔ)充的空缺。

八、G類(庚類)放大器

這類放大器，似乎與B類(乙類)或AB(甲乙類)的放大器有些類似。 對于小的輸出信號(hào)，它的供電電流來自低電壓源;而對于‘大信號(hào)’，供電將轉(zhuǎn)換到較高的電壓源。這樣，一定比B類(乙類)的效率更高。但是，這種改進(jìn)似乎不能超越多路輸出器件的成本以及使開關(guān)二極管在高頻時(shí)轉(zhuǎn)換干凈利落的技術(shù)難點(diǎn)，以致使其使用不適合某些高功率的專業(yè)設(shè)備。此外，G類(庚類)放大器所產(chǎn)生的失真，大概要比相應(yīng)的B類(乙類)更大，但也有資料顯示，對轉(zhuǎn)換細(xì)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，將會(huì)使其差別較小。

九、H類[辛類)放大器

這類放大器，也似乎與B類(乙類)相似，其特點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)地提升單供 電電壓(不用轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電壓源)，以提高效率，所采用的電路結(jié)構(gòu)是自舉電路。

十、S類放大器

S類放大器，是由桑德曼博士命名的一種放大器。這類放大器，采用一個(gè)A類(甲類)放大電路，其電流能力非常有限，加上B類(乙類)放大電路作后備，在連接上使負(fù)載呈現(xiàn)為一較高的電阻。Tech-nicsSE-1000所采用的方法與此極為相似。長期以來，高品質(zhì)音頻放大器的工作類別，只限于A類(甲類)和AB類 (甲乙類)。其原因在于過去只有電子管這樣的器件，B類(乙類)電子管放 大器產(chǎn)生的失真使它們甚至在公共廣播用時(shí)都難于被人們所接受。所有的自稱為高保真放大器均工作于推挽式的A類(甲類)。

隨著半導(dǎo)體器件的出現(xiàn)和發(fā)展，放大器的設(shè)計(jì)得到了更多的自由。就放大器的類別而言，已不限于A類(甲類)和AB類(甲乙類)，而出現(xiàn)了更多類別的放大器。為了使讀者對此有所了解，這里僅就筆者所知的各種類別 的放大器簡介如下。不過需要指出，就目前來說用于音頻功率放大器的工作類別，A類(甲類)、AB類(甲乙類)和B類(乙類)這三類放大器仍覆蓋著 半導(dǎo)體放大器的絕大多數(shù)。

十一、A類(甲類)放大器

A類(甲類)放大器，是指電流連續(xù)地流過所有輸出器件的一種放大器。 這種放大器，由于避免了器件開關(guān)所產(chǎn)生的非線性，只要偏置和動(dòng)態(tài)范圍控制得當(dāng)，僅從失真的角度來看，可認(rèn)為它是一種良好的線性放大器。 A類放大器在結(jié)構(gòu)上，還有兩類不同的工作方式。其中一類是將兩個(gè)射極跟隨器相聯(lián)工作，其偏置電流要增加到在正常負(fù)載下有足夠的電流流過，而不使任一器件截止。這一措施的最大優(yōu)點(diǎn)是它不會(huì)突然地耗盡輸出電流，如果負(fù)載阻抗低于標(biāo)定值，放大器會(huì)短期出現(xiàn)截止現(xiàn)象，在失真上可能略有增加，但不致出現(xiàn)直感上的嚴(yán)重缺陷。另一類可稱作為控制電流源型(VCIS)，它本質(zhì)上是一個(gè)單獨(dú)的射極跟隨器，并帶有一個(gè)有源發(fā)射極負(fù)載，以達(dá)到合適的電流泄放。這一類作為輸出級時(shí)，需要在開始設(shè)計(jì)之前就把所要驅(qū)動(dòng)的阻抗是多低搞清楚。

十二、B類(乙類)放大器

B類(乙類)放大器，是指器件導(dǎo)通時(shí)間為50%的一種工作類別。這類放大器可以說是最為流行的一種放大器，也許目前所生產(chǎn)的放大器有99% 是屬于這一類。由于大家比較熟悉，這里不作詳細(xì)介紹。

十三、AB類[甲乙類)放大器

AB類(甲乙類)放大器，實(shí)際上是A類(甲類)和B類(乙類)的結(jié)合，每個(gè)器件的導(dǎo)通時(shí)間在50―100%之間，依賴于偏置電流的大小和輸出電平。該類放大器的偏置按B類(乙類)設(shè)計(jì)，然后增加偏置電流，使放大器進(jìn)入AB類(甲乙類)。

AB類(甲乙類)放大器在輸出低于某一電平時(shí)，兩個(gè)輸出器件皆導(dǎo)通，其狀態(tài)工作于A類(甲類);當(dāng)電平增高時(shí)，兩個(gè)器件將完全截止，而另一個(gè)器件將供給更多的電流。這樣在AB類(甲乙類)狀態(tài)開始時(shí)，失真將會(huì)突然上升，其線性劣于A類(甲類)或B類(乙類)。不過筆者認(rèn)為，它的正當(dāng)使用在于它對A類(甲類)的補(bǔ)充，且當(dāng)面向低負(fù)載阻抗時(shí)可繼續(xù)較好地工作。

十四、C類(丙類)放大器

C類(丙類)放大器，是指器件導(dǎo)通時(shí)間小于50%的工作類別。這類放 大器，一般用于射頻放大，很難找到用于音頻放大的實(shí)例。

十五、D類(丁類)放大器

這類放大器，其特點(diǎn)是斷續(xù)地轉(zhuǎn)換器件的開通，其頻率超過音頻，可控制信號(hào)的占空比以使它的平均值能代表音頻信號(hào)的瞬時(shí)電平，這種情況被稱為脈寬調(diào)制(PWM)，其效率在理論上來說是很高的。但是，實(shí)際困難還是非常大的，因?yàn)?00kHz的高功率方波是不是好的出發(fā)點(diǎn)尚不清楚;從失真的角度來看，為保證采樣頻率的有效性，必須將一個(gè)陡峭截止頻率的低通濾波器插入放大器與揚(yáng)聲 器之間，以消除絕大部分的射頻成分，這至少需要4個(gè)電感(考慮立體聲)， 成本自然不會(huì)低。此外，表現(xiàn)在頻響方面，它只能對某一特定負(fù)載阻抗保證平坦的頻率響應(yīng)。

十六、E類(戊類)放大器

這類放大器，是一個(gè)極端聰明的半導(dǎo)體技術(shù)應(yīng)用，它在幾乎所有工作時(shí)間內(nèi)，通過的電壓或電流是較小的，亦即功率耗散很低。遺憾的是，它僅用于射頻技術(shù)，而不用于音頻。

十七、F類(己類)放大器

這類放大器，就筆者目前所知并不存在，似乎是需要補(bǔ)充的空缺。

十八、G類(庚類)放大器

這類放大器，似乎與B類(乙類)或AB(甲乙類)的放大器有些類似。 對于小的輸出信號(hào)，它的供電電流來自低電壓源;而對于‘大信號(hào)’，供電將轉(zhuǎn)換到較高的電壓源。這樣，一定比B類(乙類)的效率更高。但是，這種改進(jìn)似乎不能超越多路輸出器件的成本以及使開關(guān)二極管在高頻時(shí)轉(zhuǎn)換干凈利落的技術(shù)難點(diǎn)，以致使其使用不適合某些高功率的專業(yè)設(shè)備。此外，G類(庚類)放大器所產(chǎn)生的失真，大概要比相應(yīng)的B類(乙類)更大，但也有資料顯示，對轉(zhuǎn)換細(xì)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，將會(huì)使其差別較小。

十九、H類[辛類)放大器

這類放大器，也似乎與B類(乙類)相似，其特點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)地提升單供 電電壓(不用轉(zhuǎn)換到另一個(gè)電壓源)，以提高效率，所采用的電路結(jié)構(gòu)是自舉電路。

二十、S類放大器

S類放大器，是由桑德曼博士命名的一種放大器。這類放大器，采用一個(gè)A類(甲類)放大電路，其電流能力非常有限，加上B類(乙類)放大電路作后備，在連接上使負(fù)載呈現(xiàn)為一較高的電阻。Tech-nicsSE-1000所采用的方法與此極為相似。

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