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汽车音响功放知识

日期: 2019-10-09
浏览次数: 456

       这篇文章的前世,是一篇追求通俗易懂,但是知识点稍有裂隙的文章。于是,我决定赐予它今生,让它把前世的大“缝现”,变作今生的小“奉献”。文章里插入了刻意绘制的示意图,目的很简单,就是想把不知所云的专业术语、麻杂的电路、艰涩的公式一脚踢开,用最简单、最有趣、最容易的方式把功放的原理讲清楚。因此,它的内容是很初极的、简单的。如果想要更深入地了解功放的原理,那么还需要你主动地去把不知所云的专业术语、麻杂的电路、艰涩的公式请回来,好好伺候。

前世知识裂隙的产生原因主要是:一大堆原因,不说了!

此次,我参看了人民邮电出版社的《现代舞台工程设计与调音调光技术》,重造本文。

功放分类

要讲功放分类,先看看它的大致结构图:

汽车音响功放知识

从以上两个角度看功放分类,是非常直观的。还有一个不太直观的角度:功放管的工作状态。工作状态很抽象,但它却很重要。看功放的工作状态,可以想象成看登山工搬运行李,他们有的选择一人一次性背上所有行李;有的选择两人一起抬行李;有的选择站成一线,接力传递行李;还有的选择把行李分摊开,一人背一部分。跟据工作状态分类,功放有:A类、B类、AB类、D类。

A类功放

A类功放的特点就是:在正弦波电压信号的整个周期,它都是导通的。如图:

汽车音响功放知识


A类功放管只工作在线性放大区间,所以保真度很高;但是,也因为只工作在线性放大区间,所以放大效率不高,一般只有20-30%。它还有个问题:一直让晶体管处于带电状态后,它会像个烤炉,持续发热,严重发热,这就需要大型的散热设备来散热。而这些散热设备使得功放增加了重量,增大了体积,增高了价格。

B类功放

有人就想到了,既然晶体管在信号全周期导通会发大量热,且线性放大区间限制了功放效率。那就用两功放管,一功放管只放大正相音频信号,另一功放管只放大负相音频信号。让它们配合着来。如此,每个功放管只有半个周期导通,另半个周期截止,既能减少发热,节省散热成本,还能提高功放效率(能达到70%)。如图:

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这是一个很棒的想法。但是,功放做出来后,一听音效,却让人受不了。严重失真!原来,功放管在导通的初期,是非线性的,这就造成了交越失真。

汽车音响功放知识


失真问题解决不了,B类功放就与高保真音响系统无缘。

AB类功放


改进吧......

想到功放管在信号整个周期均导通不太好(A类),半个周期导通也不太好(B类)。那就折个中试试。

于是,AB类功放应运而生。它采用推挽形式的电路,使功放管的导通时间大于半个周期,但不足一个周期——有一小段时间截止。如图:

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完美解决交越失真的问题!且效率也能达到70%.

在实际使用中,晶体管导通时间是可以灵活调整的。信号强度大,就让晶体管导通时间短点,注重放大效率;信号强度小,那就让晶体管导通时间长电,注重保真度,不过,这时发热也多。总之,这是一种更加灵活的功放。

D类功放

D类功放的原理与以上几种功放的原理是完全不同的。以上几种功放的原理都是将模拟信号直接放大,及在此基础上的改进。而D类功放则完全跳出了这个框框。它的放大原理另辟蹊径。如图:

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首先,音频信号进入PWM调制器,同时,固定的三角波信号也进入PWM调制器。PWM调制器是什么?只需要知道它是一个供音频信号和三角波信号约会的场所。它们约完会,产生出图示的方波。

方波很像数字信号,所以D类功放也被称“数字功放”。但是,真实情况是,方波没有量化,也没有PCM编码,称“数字”二字有点名不符实。


然后,方波进入放大器,被放大。它的放大过程,如上图。

放大器元件只有开、关两种状态。处在“关”的状态时,它不耗电,几乎没有发热,功放就不再需要庞大的散热部件,因此,它可以做得十分小巧,重量也非常轻。处于“开”的状态时,电源与负载直接相连,功放效率大大提高。有多大?理论上可以达到100%。

放大器元件只有开、关两种状态,也决定了在放大方波时,它没有交越失真。而且,它没有A类功放的困扰:线性放大区间;AB类功放的困扰:工作点调试;也不需要电路的负反馈。所以,它的失真度极低。
  一句话概括它:原理简单,保真极好。

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比如,这是audison的AP系列功放。它不仅是功放,而且集成了DSP。就是这样一位“集大成”者,体积还不到传统功放的四分之一,重量也比传统功放轻很多。




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