功率放大器是指在給定失真率條件下,能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動(dòng)某一負(fù)載(例如揚(yáng)聲器)的放大器。通常由3部分組成:前置放大器、驅(qū)動(dòng)放大器、末級(jí)功率放大器。
一、選擇功率放大器的時(shí)候,首先要注意它的一些技術(shù)指標(biāo):
1、輸入阻抗:通常表示功率放大器的抗干擾能力的大小,一般會(huì)在5000-15000Ω,數(shù)值越大表示抗干擾能力越強(qiáng);
2、失真度:指輸出信號(hào)同輸入信號(hào)相比的失真程度,數(shù)值越小質(zhì)量越好,一般在0.05%以下;
3、信噪比:是指輸出信號(hào)當(dāng)中音樂信號(hào)和噪音信號(hào)之間的比例,數(shù)值越大代表聲音越干凈。
二、另外,在選購功率放大器的時(shí)候還要明確購買意愿:
如果希望加裝低音炮,可以購買5聲道的功放,通常2聲道和4聲道揚(yáng)聲器只能推動(dòng)前后揚(yáng)聲器,而低音炮只能再另配功放,5聲道功放就可以解決這個(gè)問題,功率放大器的輸出功率也要盡量大于揚(yáng)聲器的額定功率。
功率放大器的一種常用的電子測量儀器,在電子測試實(shí)驗(yàn)室中有一定的應(yīng)用,其中功率放大器是高校、科研單位電子類實(shí)驗(yàn)室不可缺少的實(shí)驗(yàn)設(shè)備;
目前很多科研實(shí)驗(yàn)室都會(huì)遇到常規(guī)的信號(hào)源輸出電壓低,帶負(fù)載能力弱,無法取得超聲波換能器等大功率容性負(fù)載的實(shí)際問題,如何選擇一款合適的功率放大器?需要哪些指標(biāo)?
指標(biāo):
帶寬:通常功率放大器帶寬都是以正弦波來定義的,例如功率放大器100KHz,指的是正弦波信號(hào),可以達(dá)到的最高頻率;
而不是方波或者三角波,這些波形由于其高次諧波的影響;
不能達(dá)到,通常廠家會(huì)給出小信號(hào)帶寬或者大信號(hào)帶寬,客戶需要根據(jù)自己的應(yīng)用與廠家進(jìn)行溝通。
電壓:需要放大信號(hào)的最高電壓值,客戶通常要注意自己測試應(yīng)用需要的電壓是有效值Vrms還是峰峰值Vpp,通常廠家給出的是峰峰值。
電流:
功率放大器通常輸出的功率是恒定的,這樣P=U*I,也就是電壓和電流在功率恒定下是成反比的;
通常廠家給出的電流值是最大值,特別是當(dāng)在DC下當(dāng)電壓輸出最大時(shí),電流一定是最小的。
功率:
功率代表了放大器的驅(qū)動(dòng)能力,P=U*I,通常功率的選擇與客戶預(yù)期希望加載再待測設(shè)備上的電壓與電流有關(guān);
但是如果負(fù)載是純阻性負(fù)載是方便計(jì)算的,如果是容性或是感性負(fù)載就需要客戶與廠家工程師進(jìn)行溝通,進(jìn)行一定的模擬仿真后獲得一個(gè)準(zhǔn)確的需求。
通道:
根據(jù)測試的應(yīng)用選擇通道數(shù),目前廠家主流的是單通道或者雙通道,但是有些廠家可以根據(jù)用戶需要定制通道;
較多可以達(dá)到8通道,同時(shí)可以保證通道的同步性,也可以輸出不同相位差的信號(hào),方便了用戶的使用。
增益:
分為模擬增益及數(shù)控增益,模擬增益采用電位器調(diào)節(jié),模擬增益無法精確放大只能,通過外置觀測示波器來讀?。?/p>
逐步被廠家淘汰,數(shù)字增益控制,調(diào)節(jié)精度高,直觀方便,是目前主流放大器采用的增益放大方式。
輸入輸出阻抗匹配:
放大器通常配合信號(hào)源使用,通常信號(hào)源有50歐姆及高阻輸出,放大器在輸入阻抗有對(duì)應(yīng)的匹配阻抗,保證了輸入端的安全。
輸出阻抗匹配,由于客戶驅(qū)動(dòng)的負(fù)載的多樣性,需要廠家提供更靈活的匹配電阻。
保護(hù):
功率放大器由于驅(qū)動(dòng)負(fù)載,由于很多是動(dòng)態(tài)變化的,就對(duì)功率放大器提出了更高的要求;
為了防止損壞功率放大器,通常要求有過電壓保護(hù),過電流保護(hù),過熱保護(hù),短路保護(hù)。
安全性
由于功率放大器通常進(jìn)行負(fù)載的驅(qū)動(dòng),而負(fù)載的特性的復(fù)雜,決定了我們使用功率放大器的風(fēng)險(xiǎn),如果安全的使用功率放大器需要注意的問題:
1、選擇合適功率的放大器,對(duì)于待輸入信號(hào)進(jìn)行預(yù)估電壓電流、功率、頻率、波形等(參見如何選擇功率放大器)。
2、保證功率放大器安全接地
3、查看說明書看廠家對(duì)應(yīng)產(chǎn)品是否支持長時(shí)間連續(xù)工作能力
4、注意儀器的散熱
5、前端連接線的穩(wěn)定可靠,防止短路發(fā)生
6、信號(hào)源輸入信號(hào)再安全范圍之內(nèi)
總之:選購好的功率放大器設(shè)備,要從外觀到內(nèi)里進(jìn)行挑選,外觀做的漂亮的設(shè)備,證明廠家對(duì)待產(chǎn)品的質(zhì)量態(tài)度和產(chǎn)品定位較高。
但是好的設(shè)備通常市場上都會(huì)有仿制,所以性能參數(shù)和節(jié)能,安全性等多方面考慮才能選到好的設(shè)備。
所以選夠功率放大器設(shè)備時(shí),優(yōu)先考虎一些市場定位準(zhǔn)確,產(chǎn)品有客戶先例的??梢韵仍囉脴訖C(jī)的或者是能到他的客戶那里去看看.然后貨比三家再行定奪。
功率放大器簡稱“功放”,很多情況下主機(jī)的額定輸出功率不能勝任帶動(dòng)整個(gè)音響系統(tǒng)的任務(wù),這時(shí)就要在主機(jī)和播放設(shè)備之間加裝功率放大器來補(bǔ)充所需的功率缺口,而功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用,在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。
功率放大器原理:
利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波,即交流信號(hào)電流,三極管的集電極電流永遠(yuǎn)是基極電流的β倍,β是三極管的交流放大倍數(shù),應(yīng)用這一點(diǎn),若將小信號(hào)注入基極,則集電極流過的電流會(huì)等于基極電流的β倍,然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來,就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號(hào),這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流放大,就完成了功率放大。
功率放大器分類:
一、A類放大器:
A類放大器的主要特點(diǎn)是:放大器的工作點(diǎn)Q設(shè)定在負(fù)載線的中點(diǎn)附近,晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通,放大器可單管工作,也可以推挽工作,由于放大器工作在特性曲線的線性范圍內(nèi),所以瞬態(tài)失真和交替失真較小,電路簡單,調(diào)試方便,但效率較低,晶體管功耗大,效率的理論最大值僅有25%,且有較大的非線性失真,由于效率比較低。
二、B類放大器:
B類放大器的主要特點(diǎn)是:放大器的靜態(tài)點(diǎn)在(VCC,0)處,當(dāng)沒有信號(hào)輸入時(shí),輸出端幾乎不消耗功率,在Vi的正半周期內(nèi),Q1導(dǎo)通Q2截止,輸出端正半周正弦波;同理,當(dāng)Vi為負(fù)半波正弦波,所以必須用兩管推挽工作,其特點(diǎn)是效率較高(78%),但是因放大器有一段工作在非線性區(qū)域內(nèi),故其缺點(diǎn)是“交越失真”較大,即當(dāng)信號(hào)在-0.6V~ 0.6V之間時(shí),Q1、Q2都無法導(dǎo)通而引起的,所以這類放大器也逐漸被設(shè)計(jì)師摒棄。
三、AB類放大器:
AB類放大器的主要特點(diǎn)是:晶體管的導(dǎo)通時(shí)間稍大于半周期,必須用兩管推挽工作,可以避免交越失真,交替失真較大,可以抵消偶次諧波失真,有效率較高,晶體管功耗較小的特點(diǎn)。
四、D類放大器:
D類(數(shù)字音頻功率)放大器是一種將輸入模擬音頻信號(hào)或PCM數(shù)字信息變換成PWM(脈沖寬度調(diào)制)或PDM(脈沖密度調(diào)制)的脈沖信號(hào),然后用PWM或PDM的脈沖信號(hào)去控制大功率開關(guān)器件通/斷音頻功率放大器,也稱為開關(guān)放大器。具有效率高的突出優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字音頻功率放大器也看上去成是一個(gè)一比特的功率數(shù)模變換器.放大器由輸入信號(hào)處理電路、開關(guān)信號(hào)形成電路、大功率開關(guān)電路(半橋式和全橋式)和低通濾波器(LC)等四部分組成。D類放大或數(shù)字式放大器。系利用極高頻率的轉(zhuǎn)換開關(guān)電路來放大音頻信號(hào)的。