音頻放大器已經(jīng)有快要一個(gè)世紀(jì)的歷史了,最早的電子管放大器的第一個(gè)應(yīng)用就是音頻放大器。然而直到現(xiàn)在為止,它還在不斷地更新、發(fā)展、前進(jìn)。主要因?yàn)槿祟惖穆犛X是各種感覺中的相當(dāng)重要的一種,也是最基本的一種。為了滿足它的需要,有關(guān)的音頻放大器就要不斷地加以改進(jìn)。
進(jìn)入21世紀(jì)以后,各種便攜式的電子設(shè)備成為了電子設(shè)備的一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。從作為通信工具的手機(jī),到作為娛樂設(shè)備的MP3播放器,已經(jīng)成為差不多人人具備的便攜式電子設(shè)備。陸續(xù)將要普及的還有便攜式電視機(jī),便攜式DVD等等。所有這些便攜式的電子設(shè)備的一個(gè)共同點(diǎn),就是都有音頻輸出,也就是都需要有一個(gè)音頻放大器;另一個(gè)特點(diǎn)就是它們都是電池供電的。都希望能夠有較長的使用壽命。就是在這種需求的背景下,D類放大器被開發(fā)出來了。它的最大特點(diǎn)就是它能夠在保持最低的失真情況下得到最高的效率。
高效率的音頻放大器不只是在便攜式的設(shè)備中需要,在大功率的電子設(shè)備中也需要。因?yàn)?,功率越大,效率也就越重要。而隨著人們的居住條件的改善,高保真音響設(shè)備和更高檔的家庭影院也逐漸開始興起。在這些設(shè)備中,往往需要幾十瓦甚至幾百瓦的音頻功率。這時(shí),低失真、高效率的音頻放大器就成為其中的關(guān)鍵部件。
音頻放大器背景
音頻放大器的目的是在產(chǎn)生聲音的輸出元件上重建輸入的音頻信號(hào),信號(hào)音量和功率級(jí)都要理想——如實(shí)、有效且失真低。音頻范圍為約20Hz~ 20kHz,因此放大器在此范圍內(nèi)必須有良好的頻率響應(yīng)(驅(qū)動(dòng)頻帶受限的揚(yáng)聲器時(shí)要小一些,如低音喇叭或高音喇叭)。根據(jù)應(yīng)用的不同,功率大小差異很大,從耳機(jī)的毫瓦級(jí)到TV或PC音頻的數(shù)瓦,再到“迷你”家庭立體聲和汽車音響的幾十瓦,直到功率更大的家用和商用音響系統(tǒng)的數(shù)百瓦以上,大到能滿足整個(gè)電影院或禮堂的聲音要求。
音頻放大器的一種簡(jiǎn)單模擬實(shí)現(xiàn)方案是采用線性模式的晶體管,得到與輸入電壓成比例的輸出電壓。正向電壓增益通常很高(至少40dB)。如果反饋環(huán)包含正向增益,則整個(gè)環(huán)增益也很高。因?yàn)楦攮h(huán)路增益能改善性能,即能抑制由正向路徑的非線性引起的失真,而且通過提高電源抑制能力(PSR)來降低電源噪聲,所以經(jīng)常采用反饋。
音頻放大器類別
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(duì)此有所了解,這里僅就筆者所知的各種類別的放大器簡(jiǎn)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