放大器是如何工作的?

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放大器是很多器件的关键组成部分，相信大家在生活中也见过放大器。为了增进大家对放大器的了解，本文将介绍运算放大器原理，并探讨如何设计运算放小。
运算放大器是模数转换电路之中最常用、最关键的单元。全差分运算放大器是指输入和输出均为差分信号的运放，与一般单端输出运算放大机相比具有下列优点：更糟糕地抑制共模噪声。噪音更高。抑制谐波畸变的偶阶项效果更糟糕。因此，通常低性能运算放大器采用全差分形式。近年来，全差分运算放大器以其较低的单位增益带宽频率和较小的输出摆幅，在高速、低压电路之中得到了普遍的应用。随着数据转换速率的提高，对高速模数转换的需求越来越普遍，高速模数变换需要低增益和低单位增益带宽的运算放大器用以满足系统精度和快速设置的要求。速度和精度是模拟电路最关键的两个性能指标，然而，两者的要求是相互制约、相互对立的。所以很容易同时满足这两个要求。折叠共源共栅技术可以很好地解决这一问题，采用这种结构的运算放大器具有高开环增益和低单位增益带宽。全差分运算放大器的缺点是其之外反馈环路的共模环路增益很大，不能精确地确定输出共模电胜。
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功放有数字和模拟两大类，细分甲乙丙丁ABCD等。


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（ClassA），它是一种完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（ClassB），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完全不同。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，完全没有功率损失。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（ClassAB），它是兼容A类与B类功放的优势的种设计。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、丙类功放

说白了其实它是工作在失真状态的！丙类早期是用于射频功率放大的～因为调频类射频输出是可以使用的，通过调节频率来载波，所有即使是失真，但是并不影响其频率～但是近期有部分发烧友，因为它的高效率，也有在研究把它应用于音频的方向。但是最近比较流行的D类效率也很高～还有T类功放，自己去找找～不懂可以问我～希望我的回答能帮到你


5、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，可在极短的时间内完全导通或完全截止。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极高（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完全工作在导通或截止状态下。当一只MOSFET完全导通时，其管压降很低；而当MOSFET完全截止时，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，因而效率极高，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，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，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




A类、B类、AB类、C类、D类5类功放介绍


1、A类功放（又称甲类功放）

A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。当讯号超向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声A类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真（SwitchingDistorIlon），即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十分低，因此被称为是声音最理想的放大线路设计。但这种设计有利有，A类功放放最大的缺点是效率低，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。A类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬这些优点足以补偿它的缺点。A类功率功放发热量惊人，为了有效处理散热问题，A类功放必须采用大型散热器。因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大，这让制造成本增加售价也较贵。一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB类功放机的两倍或更多。


2、B类功放（乙类功放）

B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。当有讯号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。纯B类功放较少，因为在讯号非常低时失真十分严重，，所以交越失真令声音变得粗糙。B类功放的效率平均约为75%，产生的热量较A类机低，容许使用较小的散热器。乙类功放通常的工作方式分为OCL和BTL，BTL可以提供更大的功率，目前绝大部分的功率集成电路都可以用两块组成BTL电路


3、AB类功放

与前两类功放相比，AB类功放可以说在性能上的妥协。AB类功放通常有两个偏压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管。它在讯号小时用A类工作模式，获得最佳线性，当讯号提高到某-电平时自动转为B类工作模式以获得较高的效率。普通机10瓦的AB类功放大约在5瓦以内用A类工作，由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦，因此AB类功放在大部分时间是用A类功放工作模式，只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。这种设计可以获得优良的音质并提高效率减少热量，是种颜为合乎逻辑的设计。有些AB类功放将偏流调得甚高，令其在更宽的功率范围内以A类工作，使声音接近纯A类机，但产生的热量亦相对增加。


4、C类功放（丙类功放）

这类功放较少听说，因为它是一种失真非常高的功放，只适合在通讯用途上使用。C类机输出效率特高，但不是HI-FI放大所适用


5、D类功放（丁类功放）

这种设计亦称为数码功放。D类功放放大的晶体管一经开启即直接将其负载与供电器连接电流流通但晶体管无电压，因此无功率消耗。当输出晶体管关闭时，全部电源供应电压即出现在晶体管上，但没有电流，因此也不消耗功率，故理论上的效率为百分之百。D类功放放大的优点是效率最高，供电器可以缩小，几乎不产生热量，因此无需大型散热器，机身体积与重量显著减少，理论上失真低、线性佳。但这种功放工作复杂，增加的线路本身亦难免有偏差，所以真正成功的产品甚少，售价也不便宜PS：目前绝大部分的多媒体音箱都是采用B类（乙类）功放，而且由于成本和空间原因，媒体音箱的功放电路多采用集成电路方式，而且电源变压器和滤波电容不可能做的很大。这就直接影响的多媒体箱的音质质和动态。当然采用电子管功放的多媒体音箱（如大极典）的功放是工作在甲类的，但是音箱的价格不是绝大部分人可以接受的功放按输出声道来分共分为：单声道，立体声双声道，2.1声道，5.1环绕音效