功率放大器

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)換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流在放大區(qū)中恒為基極電流的β倍，β是三極管的電流放大系數(shù)，應(yīng)用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個信號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，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。

傳統(tǒng)的數(shù)字語音回放系統(tǒng)包含兩個主要過程：

1、數(shù)字語音數(shù)據(jù)到模擬語音信號的變換（利用高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC）實現(xiàn)；

2、利用模擬功率放大器進行模擬信號放大，如A類、B類和AB類放大器。從1980年代早期，許多研究者致力于開發(fā)不同類型的數(shù)字放大器，這種放大器直接從數(shù)字語音數(shù)據(jù)實現(xiàn)功率放大而不需要進行模擬轉(zhuǎn)換，這樣的放大器通常稱作數(shù)字功率放大器或者D類放大器。

A類放大器：

A類放大器的主要特點是：放大器的工作點Q設(shè)定在負載線的中點附近，晶體管在輸入信號的整個周期內(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。因此效率比較低。

B類放大器：

B類放大器的主要特點是：放大器的靜態(tài)點在（VCC，0）處，當(dāng)沒有信號輸入時，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為負半波正弦波，所以必須用兩管推挽工作。其特點是效率較高（78%），但是因放大器有一段工作在非線性區(qū)域內(nèi)，故其缺點是“交越失真”較大。即當(dāng)信號在-0.6V~ 0.6V之間時，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)計師摒棄。

AB類放大器：

AB類放大器的主要特點是：晶體管的導(dǎo)通時間稍大于半周期，必須用兩管推挽工作?？梢员苊饨辉绞д?。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。

C類放大器：

C類放大器主要特點是：晶體管僅在輸入信號每個周期的很短時間內(nèi)工作。電路工作時通常會給放大管提供一個負偏壓，以確保晶體管不會工作在乙類狀態(tài)。它的集電極負載不是電阻而是一個LC并聯(lián)諧振回路，所以C類放大器也叫諧振放大電路。通過調(diào)節(jié)電容器的容值或電感器的感值從而達到選頻功能。C類放大器的轉(zhuǎn)換效率極高，可以達到98%。但是因為負載是諧振電路，電路經(jīng)常工作在高頻狀態(tài)所以失真很大，因此C類放大器并不適合作為音頻功率放大器，反而因為它的可選頻率特性而被無線電界廣泛采用，所以通常作為射頻放大器、調(diào)諧放大器和倍頻器。

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,然后用PWM或PDM的脈沖信號去控制大功率開關(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。數(shù)字音頻功率放大器也看上去成是一個一比特的功率數(shù)模變換器.放大器由輸入信號處理電路、開關(guān)信號形成電路、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的。

優(yōu)點：

1）具有很高的效率，通常能夠達到85%以上；

2）體積小，可以比模擬的放大電路節(jié)省很大的空間；

3）無裂噪聲接通；

4）低失真，頻率響應(yīng)曲線好。外圍元器件少，便于設(shè)計調(diào)試。

A類、B類和AB類放大器是模擬放大器，D類放大器是數(shù)字放大器。B類和AB類推挽放大器比A類放大器效率高、失真較小，功放晶體管功耗較小，散熱好，但B類放大器在晶體管導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)的轉(zhuǎn)換過程中會因其開關(guān)特性不佳或因電路參數(shù)選擇不當(dāng)而產(chǎn)生交替失真。而D類放大器具有效率高低失真，頻率響應(yīng)曲線好。外圍元器件少優(yōu)點。AB類放大器和D類放大器是音頻功率放大器的基本電路形式。

T類放大器：

T類功率放大器的功率輸出電路和脈寬調(diào)制D類功率放大器相同，功率晶體管也是工作在開關(guān)狀態(tài)，效率和D類功率放大器相當(dāng)。但它和普通D類功率放大器不同的是：

首先，它不是使用脈沖調(diào)寬的方法，Tripath公司發(fā)明了一種稱作數(shù)碼功率放大器處理器“Digital Power Processing （DPP）”的數(shù)字功率技術(shù)，它是T類功率放大器的核心。它把通信技術(shù)中處理小信號的適應(yīng)算法及預(yù)測算法用到這里。輸入的音頻信號和進入揚聲器的電流經(jīng)過DPP數(shù)字處理后，用于控制功率晶體管的導(dǎo)通關(guān)閉。從而使音質(zhì)達到高保真線性放大。

其次，它的功率晶體管的切換頻率不是固定的，無用分量的功率譜并不是集中在載頻兩側(cè)狹窄的頻帶內(nèi)，而是散布在很寬的頻帶上。使聲音的細節(jié)在整個頻帶上都可“聞”。

此外，T類功率放大器的動態(tài)范圍更寬，頻率響應(yīng)平坦。DDP的出現(xiàn)，把數(shù)字時代的功率放大器推到一個新的高度。在高保真方面，線性度與傳統(tǒng)AB類功放相比有過之而無不及。

功率放大器通常由3部分組成：前置放大器、驅(qū)動放大器、末級功率放大器。

1、前置放大器起匹配作用，其輸入阻抗高（不小于10kΩ），可以將前面的信號大部分吸收過去，輸出阻抗低（幾十Ω以下），可以將信號大部分傳送出去。同時，它本身又是一種電流放大器，將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)化成電流信號，并給予適當(dāng)?shù)姆糯蟆?

2、 驅(qū)動放大器起橋梁作用，它將前置放大器送來的電流信號作進一步放大，將其放大成中等功率的信號驅(qū)動末級功率放大器正常工作。如果沒有驅(qū)動放大器，末級功率放大器不可能送出大功率的聲音信號。

3、末級功率放大器起關(guān)鍵作用。它將驅(qū)動放大器送來的電流信號形成大功率信號，帶動揚聲器發(fā)聲，它的技術(shù)指標(biāo)決定了整個功率放大器的技術(shù)指標(biāo)。

功放所用的有源器件主要是晶體管(雙極型或場效應(yīng)晶體管），在工作頻率很高或要求輸出功率很大等場合,也使用電子管(包括大功率發(fā)射電子管）；在微波段使用行波管。功放按其有源器件的工作點不同可分為甲（A)類、甲乙（AB)類、乙（B)類、丙(C)類和?。―)類等。表內(nèi)列出不同工作類型的功率放大器對正弦波所能達到的最高效率。

功放常應(yīng)用于廣播、通信發(fā)射機的輸出級、音響系統(tǒng)的輸出級以及控制系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的放大器等。應(yīng)用場合不同,性能要求不同，電路的構(gòu)成與工作類型也不同。常用的有線性功放、諧振功放、寬帶功放電路等。為提高輸出功率，可采用功率合成技術(shù)。

線性功放 用于要求非線性失真小的場合。常用電路形式有單管放大電路和推挽放大電路。單管放大電路的電路形式與電壓放大器類似，必須是甲類工作，效率最低，多用于小功率放大器。推挽放大電路由兩個有源器件構(gòu)成，分別用相位差180°的輸入信號激勵，然后將它們的輸出信號反相疊加供給負載。圖1所示的是用變壓器實現(xiàn)反相疊加的推挽放大器原理電路。這種電路理論上兩個器件可工作在乙類，而輸出無失真。但實際的有源器件特性不是完全理想的，需工作在甲乙類。推挽放大電路也可由極性相反的晶體管互補對CPNP型和NPN型雙極晶體管對或N型溝道和P型溝道的場效應(yīng)管對)構(gòu)成。利用它們的互補特性構(gòu)成的電路，不需相位相差180°的兩個輸入信號,輸出信號也不需反相疊加。這種電路可全部由晶體管和電阻構(gòu)成，便于集成化，多用于集成功放中。

諧振功放 以諧振回路作為有源器件的負載，專門放大窄頻帶信號的放大器。這種放大器允許電流波形有很大失真，然后利用諧振回路將諧波濾除；可以使有源器件工作在丙類，以獲得高效率；多用于大功率發(fā)射機中的末級。若將諧振回路調(diào)諧在輸入信號的諧波上并選擇合適的工作點，可構(gòu)成倍頻器。

寬帶功放 以傳輸線變壓器作為有源器件的負載。這種功放的上限頻率可達幾百兆赫,波段覆蓋范圍寬。傳輸線變壓器按照傳輸線和變壓器的工作原理構(gòu)成。

功率合成技術(shù) 多個放大器對同一輸入信號放大，然后用合成的方法,將各放大器的輸出功率相加。圖2是功率合成原理電路,它由放大器、功率合成與分配網(wǎng)絡(luò)組成。合成與分配網(wǎng)絡(luò)常用傳輸線變壓器構(gòu)成。這種合成技術(shù)的特點是其中某一放大器工作狀態(tài)發(fā)生變化，其余放大器的工作不受影響。

為進一步提高功放效率,先將輸入信號轉(zhuǎn)換成脈沖序列，經(jīng)放大后再轉(zhuǎn)換成模擬信號。這種功放工作于脈沖放大,理論效率可達100%,稱為丁(D)類放大器。

由于有源器件的開關(guān)特性不理想,提高這類放大器的工作頻率受到限制。

在功放中，由于熱損耗大，有源器件的主要發(fā)熱部分要外加散熱器，有時還要采用風(fēng)冷、水冷或蒸發(fā)冷卻，以降低器件溫升。

選擇功率放大器的時候，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，一般會在5000-15000Ω，數(shù)值越大表示抗干擾能力越強；

2、失真度：指輸出信號同輸入信號相比的失真程度，數(shù)值越小質(zhì)量越好，一般在0.05%以下；

3、信噪比：是指輸出信號當(dāng)中音樂信號和噪音信號之間的比例，數(shù)值越大代表聲音越干凈。

另外，在選購功率放大器的時候還要明確購買意愿，如果希望加裝低音炮，最好購買5聲道的功放，通常2聲道和4聲道揚聲器只能推動前后揚聲器，而低音炮只能再另配功放，5聲道功放就可以解決這個問題，功率放大器的輸出功率也要盡量大于揚聲器的額定功率。

射頻功率放大器：

射頻功率放大器（RF PA）是各種無線發(fā)射機的重要組成部分。在發(fā)射機的前級電路中，調(diào)制振蕩電路所產(chǎn)生的射頻信號功率很小，需要經(jīng)過一系列的放大一緩沖級、中間放大級、末級功率放大級，獲得足夠的射頻功率以后，才能饋送到天線上輻射出去。為了獲得足夠大的射頻輸出功率，必須采用射頻功率放大器。

射頻功率放大器是發(fā)送設(shè)備的重要組成部分。射頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)是輸出功率與效率。除此之外，輸出中的諧波分量還應(yīng)該盡可能的小，以避免對其他頻道產(chǎn)生干擾。

高頻功率放大器：

高頻功率放大器用于發(fā)射級的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收級可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信。

高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。高頻功率放大器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成為高頻交流輸出。在“低頻電子線路”課程中已知，放大器可以按照電流導(dǎo)通角的不同，將其分為甲、乙、丙三類工作狀態(tài)。甲類放大器電流的流通角為360o，適用于小信號低功率放大。乙類放大器電流的流通角約等于180o；丙類放大器電流的流通角則小于180o。乙類和丙類都適用于大功率工作。丙類工作狀態(tài)的輸出功率和效率是三種工作狀態(tài)中最高者。高頻功率放大器大多工作于丙類。但丙類放大器的電流波形失真太大，因而不能用于低頻功率放大，只能用于采用調(diào)諧回路作為負載的諧振功率放大。由于調(diào)諧回路具有濾波能力，回路電流與電壓仍然極近于正弦波形，失真很小。除了以上幾種按電流流通角來分類的工作狀態(tài)外，又有使電子器件工作于開關(guān)狀態(tài)的丁類放大和戊類放大。丁類放大器的效率比丙類放大器的還高，理論上可達100%，但它的最高工作頻率受到開關(guān)轉(zhuǎn)換瞬間所產(chǎn)生的器件功耗(集電極耗散功率或陽極耗散功率）的限制。

如果在電路上加以改進，使電子器件在通斷轉(zhuǎn)換瞬間的功耗盡量減小，則工作頻率可以提高。這就是戊類放大器。在低頻放大電路中為了獲得足夠大的低頻輸出功率，必須采用低頻功率放大器，而且低頻功率放大器也是一種將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器。高頻功率放大器和低頻功率放大器的共同特點都是輸出功率大和效率高，但二者的工作頻率和相對頻帶寬度卻相差很大，決定了他們之間有著本質(zhì)的區(qū)別。低頻功率放大器的工作頻率低，但相對頻帶寬度卻很寬。例如，自20至20000 Hz，高低頻率之比達1000倍。因此它們都是采用無調(diào)諧負載，如電阻、變壓器等。高頻功率放大器的工作頻率高（由幾百kHz一直到幾百、幾千甚至幾萬MHz），但相對頻帶很窄。例如，調(diào)幅廣播電臺（535－1605 kHz的頻段范圍）的頻帶寬度為10 kHz，如中心頻率取為1000 kHz，則相對頻寬只相當(dāng)于中心頻率的百分之一。中心頻率越高，則相對頻寬越小。因此，高頻功率放大器一般都采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路。由于這后一特點，使得這兩種放大器所選用的工作狀態(tài)不同：低頻功率放大器可工作于甲類、甲乙類或乙類（限于推挽電路）狀態(tài)；高頻功率放大器則一般都工作于丙類（某些特殊情況可工作于乙類）。

寬頻帶發(fā)射機的各中間級還廣泛采用一種新型的寬帶高頻功率放大器，它不采用選頻網(wǎng)絡(luò)作為負載回路，而是以頻率響應(yīng)很寬的傳輸線作負載。這樣，它可以在很寬的范圍內(nèi)變換工作頻率，而不必重新調(diào)諧。綜上所述可見，高頻功率放大器與低頻功率放大器的共同之點是要求輸出功率大，效率高；它們的不同之點則是二者的工作頻率與相對頻寬不同，因而負載網(wǎng)絡(luò)和工作狀態(tài)也不同。

高頻功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)有：輸出功率、效率、功率增益、帶寬和諧波抑制度（或信號失真度）等。這幾項指標(biāo)要求是互相矛盾的，在設(shè)計放大器時應(yīng)根據(jù)具體要求，突出一些指標(biāo)，兼顧其他一些指標(biāo)。例如實際中有些電路，防止干擾是主要矛盾，對諧波抑制度要求較高，而對帶寬要求可適當(dāng)降低等。功率放大器的效率是一個突出的問題，其效率的高低與放大器的工作狀態(tài)有直接的關(guān)系。放大器的工作狀態(tài)可分為甲類、乙類和丙類等。為了提高放大器的工作效率，它通常工作在乙類、丙類，即晶體管工作延伸到非線性區(qū)域。但這些工作狀態(tài)下的放大器的輸出電流與輸出電壓間存在很嚴重的非線性失真。低頻功率放大器因其信號的頻率覆蓋系數(shù)大，不能采用諧振回路作負載，因此一般工作在甲類狀態(tài)；采用推挽電路時可以工作在乙類。高頻功率放大器因其信號的頻率覆蓋系數(shù)小，可以采用諧振回路作負載，故通常工作在丙類，通過諧振回路的選頻功能，可以濾除放大器集電極電流中的諧波成分，選出基波分量從而基本消除了非線性失真。

所以，高頻功率放大器具有比低頻功率放大器更高的效率。高頻功率放大器因工作于大信號的非線性狀態(tài)，不能用線性等效電路分析，工程上普遍采用解析近似分析方法——折線法來分析其工作原理和工作狀態(tài)。這種分析方法的物理概念清楚，分析工作狀態(tài)方便，但計算準(zhǔn)確度較低。以上討論的各類高頻功率放大器中，窄帶高頻功率放大器：用于提供足夠強的以載頻為中心的窄帶信號功率，或放大窄帶已調(diào)信號或?qū)崿F(xiàn)倍頻的功能，通常工作于乙類、丙類狀態(tài)。寬帶高頻功率放大器：用于對某些載波信號頻率變化范圍大得短波，超短波電臺的中間各級放大級，以免對不同fc的繁瑣調(diào)諧。通常工作于甲類狀態(tài)。

功率放大器技術(shù)指標(biāo)

1、額定功率（rate power）：是指連續(xù)的正弦波功率，在500Hz正弦波輸入及一定的負載下，諧波失真小于1%所輸出的功率，表示成W/CH（瓦/聲道）。一般來說，額定功率越大，造價越高。

2、總諧波失真（THD）：是指高次諧波占基波的百分比，總諧波失真越小越好，好的功率放大器的總諧波失真能達到0.02%

3、轉(zhuǎn)換率（slew rate）：單位時間上升的電壓幅度，單位為伏/微秒，它反映了功率放大器對瞬態(tài)聲音信號的跟蹤能力，是一種瞬態(tài)特性指標(biāo)。

4、阻尼因子（damping factor）：其定義為功率放大器的負載阻抗（大功率管內(nèi)部電阻加上音箱的接線線阻），例如8Ω：0.04Ω=200：1，一般要求比值比較大，但不能太大，太大會覺得揚聲器發(fā)聲單薄，太小則會使聲音層次差，聲像分布不佳。

5、輸出阻抗（output impedance）（或稱額定負載阻抗）：通常有8Ω、4Ω、2Ω等值，此值越小，說明功率放大器負載能力越強。就單路而言，額定負載為2Ω的功率放大器，可以帶動4只阻抗為8Ω的音箱發(fā)聲，并且失真很小。

功率放大器性能指標(biāo)

無論AV放大器和Hi-Fi功放對功率放大器要求十分嚴格，在輸出功率、頻率響應(yīng)、失真度、信噪比、輸出阻抗和阻尼系數(shù)等方面都有明確要求。

輸出功率：

輸出功率是指功放電路輸送給負載的功率。人們對輸出功率的測量方法和評價方法很不統(tǒng)一，使用時注意。

1、額定功率（RMS）：它指在一定的諧波范圍內(nèi)功放長期工作所能輸出的最大功率（嚴格說是正弦波信號）。經(jīng)常把諧波失真度為1%時的平均功率稱為額定輸出功率或最大有用功率、持續(xù)功率、不失真功率等。很顯然規(guī)定的失真度前提不同時，額定功率數(shù)值將不相同。

2、最大輸出功率：當(dāng)不考慮失真大小時，功放電路的輸出功率可遠高于額定功率，還可輸出更大數(shù)值的功率，它能輸出的最大功率稱為最大輸出功率，前述額定功率與最大輸出功率是兩種不同前提條件的輸出功率。

3、音樂輸出功率（MPO）：音樂輸出功率MPO是英文Music Power Outpur的縮寫，它是指功放電路工作于音樂信號時的輸出功率，也就是輸出失真度不超過規(guī)定值的條件下，功放對音樂信號的瞬間最大輸出功率。

音樂輸出功率可以用來評價功放的動態(tài)聽音效果，例如在平穩(wěn)的音樂過程后面突然出現(xiàn)了沖擊性強的打擊樂器聲音，有的功放電路可在瞬間提供很大的輸出功率給以力度感有使不完的勁；有的功放卻顯得力不從心底氣不足。為了反映這瞬間突發(fā)性輸出功率的能力可以用音樂輸出功率來量度。

4、峰值音樂輸出功率（PMPO）：它是最大音樂輸出功率，是功放電路的另一個動態(tài)指標(biāo)，若不考慮失真度功放電路可輸出的最大音樂功率就是峰值音樂輸出功率。

通常峰值音樂輸出功率大于音樂輸出功率，音樂輸出功率大于最大輸出功率，最大輸出功率大于額定輸出功率，經(jīng)實踐統(tǒng)計，峰值音樂輸出功率是額定輸出功率的5-8倍。

頻率響應(yīng)：

頻率響應(yīng)反映功率放大器對音頻信號各頻率分量的放大能力，功率放大器的頻響范圍應(yīng)不低于人耳的聽覺頻率范圍，因而在理想情況下，主聲道音頻功率放大器的工作頻率范圍為20-20000Hz。國際規(guī)定一般音頻功放的頻率范圍是40-16000Hz±1.5dB。

失真：

失真是重放音頻信號的波形發(fā)生變化的現(xiàn)象。波形失真的原因和種類有很多，主要有諧波失真、互調(diào)失真、瞬態(tài)失真等。

動態(tài)范圍：

放大器不失真的放大最小信號與最大信號電平的比值就是放大器的動態(tài)范圍。實際運用時，該比值使用dB來表示兩信號的電平差，高保真放大器的動態(tài)范圍應(yīng)大于90dB。

自然界的各種噪聲形成周圍的背景噪聲，而周圍的背景噪聲和演奏出現(xiàn)的聲音強度相差很大，在通常情況下，將這個強度差稱為動態(tài)范圍，優(yōu)良音響系統(tǒng)在輸入強信號時不應(yīng)產(chǎn)生過載失真，而在輸入弱信號時，有不應(yīng)被自身產(chǎn)生的噪聲所淹沒，為此好的音響系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有較大的動態(tài)范圍，噪聲只能盡量減少，但不可能不產(chǎn)生噪聲。

信噪比：

信噪比是指聲音信號大小與噪聲信號大小的比例關(guān)系，將攻放電路輸出聲音信號電平與輸出的各種噪聲電平之比的分貝數(shù)稱為信噪比的大小。

輸出阻抗和阻尼系數(shù)：

1、輸出阻抗：功放輸出端與負載（揚聲器）所表現(xiàn)出的等效內(nèi)阻抗稱為功放的輸出阻抗；

2、阻尼系數(shù)：阻尼系數(shù)是指功放電路給負載進行電阻尼的能力。

功率放大器工作范圍

工作范圍是指功率放大器在規(guī)定的失真度和額定輸出功率條件下的工作頻帶寬度，即功率放大器的最低工作頻率至最高工作頻率之間的范圍，單位Hz（赫茲）。放大器實際的工作頻率范圍可能會大于定義的工作頻率范圍。

功率放大器工作模式

功率放大器的工作模式主要有以下幾種：

時分雙工（TDD）模式：

在TDD模式的移動通信系統(tǒng)中，接收和傳送在同一頻率信道（即載波）的不同時隙，用保證時間來分離接收和傳送信道。

TDD系統(tǒng)有如下特點：

1、不需要成對的頻率，能使用各種頻率資源，適用于不對稱的上下行數(shù)據(jù)傳輸速率，特別適用于IP型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；

2、上下行工作于同一頻率，電波傳播的對稱特性使之便于使用智能天線等新技術(shù)，達到提高性能、降低成本的目的。

時分多址（TDMA）模式：

TDMA是時分多址（Time Division Multiple Access）的英文縮寫。同一頻率的載波在某一特定時間內(nèi)，分成若干相等的小時間段，供多個不同號碼的用戶使用不同的小時間段來實現(xiàn)連接的通信方式。簡而言之，它是將一個狹窄的無線頻道分割成框架性的時間片斷（特別是3和8），并將每一個時間片斷分配給每一個用戶的數(shù)字無線技術(shù)。

功率放大器傳輸增益

指放大器輸出功率和輸入功率的比值，單位常用“dB”（分貝）來表示。功率放大器的輸出增益隨輸入信號頻率的變化而提升或衰減。這項指標(biāo)是考核功率放大器品質(zhì)優(yōu)劣的最為重要的一項依據(jù)。該分貝值越小，說明功率放大器的頻率響應(yīng)曲線越平坦，失真越小，信號的還原度和再現(xiàn)能力越強。

功率放大器輸出功率

功率放大器的功率指標(biāo)嚴格來講又有標(biāo)稱輸出功率和最大瞬間輸出功率之分。前者就是額定輸出功率，它可以解釋為諧波失真在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)變化、能長時間安全工作時輸出功率的最大值；后者是指功率放大器的“峰值”輸出功率，它解釋為功率放大器接受電信號輸入時，在保證信號不受損壞的前提下瞬間所能承受的輸出功率最大值。

功率放大器接收增益

增益是天線的主要指標(biāo)之一，它是方向系數(shù)與效率的乘積，是天線輻射或接收電波大小的表現(xiàn)。增益大小的選擇取決于系統(tǒng)設(shè)計對電波覆蓋區(qū)域的要求，簡單地說，在同等條件下，增益越高，電波傳播的距離越遠。而功率放大器的接收增益值越大，則接收性能越強。

功率放大器避雷保護

常見的直擊避雷保護措施：

避雷針：避雷針用來保護工業(yè)與民用高層建筑以及發(fā)電廠、變壓所的屋外配電裝置、輸電線路個別區(qū)段、在雷電先導(dǎo)電路向地面延伸過程中，由于受到避雷針畸變電路的影響，會逐漸轉(zhuǎn)向并擊中避雷針，從而避免了雷電先導(dǎo)向被保護設(shè)備，擊毀被保護設(shè)備和建筑的可能性。由此可見，避雷針實際上是引雷針，它將雷電引向自己，從而保護其它設(shè)備免遭雷擊。

避雷線：避雷線也叫架空地線，它是沿線路架設(shè)在桿塔頂端，并具有良好接地的金屬導(dǎo)線，避雷線是輸電線路的主要防雷保護措施。

避雷帶、避雷網(wǎng)：在建筑物上沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷擊部位敷設(shè)的金屬網(wǎng)格，主要用于保護高大的民用建筑。

功率放大器浪涌保護

浪涌也叫突波，顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。本質(zhì)上講，浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬分之一秒時間內(nèi)的一種劇烈脈沖，。可能引起浪涌的原因有：重型設(shè)備、短路、電源切換或大型發(fā)動機。而含有浪涌阻絕裝置的產(chǎn)品可以有效地吸收突發(fā)的巨大能量，以保護連接設(shè)備免于受損。

浪涌保護器，也叫信號防雷保護器，是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護的電子裝置。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內(nèi)導(dǎo)通分流，從而避免浪涌對回路中其他設(shè)備的損害。

對于主要作用是向負載提供功率的放大電路通常稱為功率放大電路，其主要特點如下：

1、輸出功率是指交變電壓和交變電流的乘積，即交流功率；

2、交流功率是在輸入為正弦波、輸出波形基本不失真時定義的；

3、輸出功率大，因而消耗在電路內(nèi)的能量和電源提供的能量也大；

4、晶體管常常工作在極限應(yīng)用狀態(tài)，由此要考慮必要的散熱措施和過電流、過電壓的保護措施。

功率放大器阻抗匹配

在所有電子音像設(shè)備中，都有一個功率輸出的最佳方案問題，即為了獲得最大的功率輸出而又不增加電路的投資經(jīng)費，這就是功率放大器與揚聲器系統(tǒng)的最佳組合。

功率放大器組合的目的是為了達到最小的設(shè)備投資而獲得最大的功率輸出。

為了達到最大輸出功率，所以負載的大小應(yīng)該使功率管的電流輸出和電壓輸出的乘積最大，這時的狀態(tài)稱為功率匹配狀態(tài)。在音響設(shè)備的揚聲器系統(tǒng)中音響的輸出阻抗應(yīng)為揚聲器組合狀態(tài)的總阻抗，這樣音響的輸出功率才是標(biāo)明的額定標(biāo)準(zhǔn)功率，否則音響的輸出功率就達不到要求。

例如：音響標(biāo)準(zhǔn)接頭上標(biāo)明是4Ω、100W，那么該接頭上的阻抗就是兩個8Q揚聲器的并聯(lián)，每個揚聲器可得到50W，這樣綜合揚聲器系統(tǒng)，就是4Ω、100W，否則不能實現(xiàn)100w的功率輸出。

功率放大器防護措施

功率管是功率放大電路中最容易受到損壞的器件，損壞的大部分原因是由于管子的實際耗散功率超過了額定數(shù)值。另外，若功率放大器與揚聲器失配或揚聲器使用中長期過載，也極易損壞揚聲器（或音箱），因此，在音響設(shè)備中，防護的目的是保護昂貴的功放和揚聲器，所以對電源、功放、音箱的過載和短路保護是完全必要的。

1、電源保護：當(dāng)使用開關(guān)電源時，則有專門的保護控制端，只要輸入過電流或過電壓信號，即可達到保護目的。

2、功放級晶體管保護：功率放大晶體管除在使用中必須注意環(huán)境溫度及選用合適的散熱器外，主要是考慮過電流和過電壓保護問題，應(yīng)用的集成電路都設(shè)有限流保護和熱切斷保護功能，所以在自制功放時須注意過壓保護。

3、音箱揚聲器系統(tǒng)保護：音響系統(tǒng)的保護有兩種意義：一種是音響揚聲器的過載；另一種不是音頻功率的過大、而是直流電位的偏移，導(dǎo)致無電容隔離的OCL或BTL電路揚聲器燒毀。

功率放大器簡稱功放，以其主要用途來說，功放可以分做兩個主要類別，即專用功放與民用功放。在體育館場、影劇場、歌舞廳、會議廳、公共場所擴聲，以及錄音監(jiān)聽等處所使用的功放，一般說在其技術(shù)參數(shù)上往往會有一些獨特的要求，這類功放通常稱之為專用功放或是專業(yè)功放。

而用于家庭的Hi-Fi音樂欣賞，AV系統(tǒng)放音，以及卡拉OK娛樂的功放，通常稱為民用功放或是家用功放。

專用功放與民用功放盡管在一些特性參數(shù)上有所差別，但也很難說有一條涇渭分明的界線，比如用于音樂錄音監(jiān)聽的功放很可能就是一臺可用于家庭Hi-Fi甚至是Hi-end功放。

Hi-Fi功放與AV功放：

Hi-Fi功放與AV功放是家用功放中的兩個主要類別。這兩類功放用于不同的用途，設(shè)計的側(cè)重也不相同。Hi-Fi功放用于欣賞音樂，使用者追求的是盡可能的"原汁原味".而AV功放的使用者追求的是與畫面相配合的“現(xiàn)場”效果，甚至是夸張了的“現(xiàn)場”效果。這兩類功放不太好直接比較孰優(yōu)孰劣，比如價位同為三千多元的Hi-Fi功放與AV功放，Hi-Fi功放的成本投入只在兩個聲道上，而AV功放的成本投入則要兼顧5-6個聲道，還要具有一定的效果處理功能。如果僅看其兩個主聲道的投入，肯定低于Hi-Fi功放兩個聲道的投入。其放音效果的差異是顯而易見的。但是無論是Hi-Fi功放還是AV功放，都有高檔精品型與超值普及型之分。

一般來說，很難能有一臺可以對Hi-Fi、AV全兼容的AV功放，AV功放兼顧Hi-Fi音樂欣賞是有條件的，這一條件就是使用者欣賞音樂時的要求與標(biāo)準(zhǔn)，如果使用者僅是用來欣賞一些休閑音樂，或是只要求能夠聽到樂曲的旋律，AV功放是比較容易滿足的，但是要是對音樂欣賞有較高的要求，一般的AV功放就難于滿足了。

晶體管功放與電子管功放：

用于Hi-Fi欣賞的功放可以分作晶體管功放和電子管功放兩大類，以前還有用集成電路或是模塊電路的Hi-Fi功放，但現(xiàn)已經(jīng)不多見。音響技術(shù)超級論壇 晶體管功放和電子管功放并不存在著優(yōu)劣的差異，只不過應(yīng)用的器件不同（一是晶體管，一是電子管），由于兩類器件不同，其物理基理與電路特點也不相同。

電子管的電流是電子在真空中受電場力的吸引，運動形成的。而晶體管的電流是半導(dǎo)體元素的外層電子在電場力的作用下轉(zhuǎn)移位置形成的。這種物理基理的不同，造成在實際應(yīng)用中電路特點也不同。相對來說，電子管功放的工作電壓較高，但工作電流比較小，而晶體管功放的工作電壓較低，工作電流都比較大。 電子管功放與晶體管功放的音色確是有一定的差異，兩者對瞬態(tài)信號的響應(yīng)也不相同。這種不同都又分別適應(yīng)了不同類別的音樂和不同的音樂欣賞者，所以Hi-Fi功放中形成了晶體管功放和電子管功放并存的情況。不過，若是以品牌、型號、數(shù)量而言，晶體管功放所占的份額仍是絕對大于電子管功放。

甲類功放與乙類功放：

晶體管功放輸出級晶體管的工作狀態(tài)，可以分做甲類與乙類。所謂甲類，簡單地說就是使輸出級晶體管在正弦交流信號的正負半周時均工作在線性區(qū)，而乙類則是僅使輸出級的晶體管在正弦交流信號的正半周（或是負半周）工作在線性區(qū)。由于輸出級晶體管的工作狀態(tài)不同，使得輸出級的電源利用效率（即輸出功放與耗電功率之比）也不同。在實用的輸出電路中，乙類的效率要比甲類的效率高2-3倍。

甲類功放不存在交越失真，而且不論實際輸出功率大小，輸出級晶體的內(nèi)阻均為恒定。而乙類功放總會有一定的交越失真（盡管這種失真可能極?。硗?，在大輸出時輸出級晶體管的內(nèi)阻較小，但在小輸出時輸出級晶體管的內(nèi)阻卻比較大。這些不同，造成聽感上也有不同，甲類功放的聲音相對乙類功放而言比較柔和，另外對音箱的低頻控制力也比乙類功放強，尤其是在小音量時低音的質(zhì)感要好一些。甲類功放的這些特點，使得甲類功放在實際應(yīng)用中不需要很大的輸出功率余量，一臺20W-30W的甲類功放已經(jīng)能夠把大多數(shù)的音箱推動得很不錯了。

前面提到了甲類功放的電源效率低，這一原因造成甲類功放工作時要散發(fā)大量的熱量。為了使晶體管的工作溫度不超過一定限度，需要較大體積和面積的散熱器，這使得甲類功放的體積、重量都比較大。

純后級功放與單聲道功放：

常見的功放都是把放大小信號的前置放大器（前級）與功率放大器（后 級）做在一個機殼中，這種功放常被稱為“合并功放”，合并功放使用方便，又有比較好的性能價格比。但這種合并功放有它一些固有的缺點，其中最不好克服的就是前級與后級之間的相互干擾問題了。為了解決這一問題，于是便把前級與后級分別做在兩個機殼中，這樣就有了純后級功放。大多的純后級功放都是雙聲道的結(jié)構(gòu)形式，但這種結(jié)構(gòu)形式使得兩個聲道相互干擾問題又不太好解決，為了解決兩個聲道相互間的干擾便又出現(xiàn)了把兩個聲道分開的單聲道純后級功放。

把功率放大器這樣一塊塊地分割開，最主要的意義是要提高功放的素質(zhì)，而不是追求這種形式。如果僅僅在形式上實現(xiàn)了相互分開，盡管可以解決相互干擾問題，但其它參數(shù)并未明顯改善，那么這種分開對功放提高整體素質(zhì)來說還是有限的。

功率放大器有晶體管與電子管之分，前級同樣也有晶體管和電子管之分。對于音響愛好者與音樂愛好者而言，在選用前級與后級上有多種的組合形式，而不同的組合形式又有不同的音效特點，這使得使用者又多了一些選擇的空間。

與純后級功放配接的前級對整個音響系統(tǒng)的優(yōu)劣影響比較大。首先它必須具有一定的素質(zhì)，否則，純后級或是單聲道的優(yōu)點便發(fā)揮不出來，甚至有可能把一臺劣質(zhì)前級的“毛病”突出出來，整體音效反而更差了。再有，不同的前級后級配合其音色特點不同，使用者可以根據(jù)個人的偏愛選擇不同的組合形式。

比如，很多音響與音樂愛好者就喜歡用“膽前、石后”（即電子管前級，晶體管后級）的組合方式，覺得這樣組合既發(fā)揮了晶體管后級功率輸出大，瞬態(tài)響應(yīng)好的特點，又領(lǐng)略了電子管前級音色甜美、醇厚的“韻味”，不過這種搭配也并不是“金科玉律”,因為具體的前級與后級都有各自的特點，而對音色的偏愛又因人而異，使用者可以依據(jù)具體的情況找出自己所喜愛的組合方式。

Hi-Fi功放應(yīng)有多大的輸出功率：

Hi-Fi功放應(yīng)有的輸出功率受很多因素影響，首先這一輸出功率與所配接的音箱關(guān)系較大，其次還與功放的自身素質(zhì)有關(guān)，再有就是與所使用的環(huán)境，也就是房間的空間體積有關(guān)。

音箱有一項參數(shù)叫作靈敏度，它的單位是dB/m"para" label-module="para">

功放自身的素質(zhì)，與功放應(yīng)有的輸出功率關(guān)系較大。功放的參數(shù)中有一項稱為阻尼系數(shù)，這是表示對音箱控制能力的一項參數(shù)，但這一參數(shù)有一個適度范圍，而且又和具體的音箱有直接關(guān)系。一般說來，如果一臺功放的素質(zhì)很好，在30 W輸出時仍能保持其性能參數(shù)在一定的水準(zhǔn)。那么就沒有必要去要求功放有更大的功率輸出?？墒侨绻Ψ诺乃刭|(zhì)不很理想，當(dāng)輸出功率增加時會引起其性能參數(shù)的劣化，那么就應(yīng)當(dāng)使功放的輸出功率有一定的余量，以保證在實用的輸出功率下仍有一定的良好參數(shù)。通常情況下，當(dāng)功放為甲類輸出或是電子管功放，則不需要有過多的輸出功率余量，20W-30W的輸出功率已經(jīng)夠用了。但如果是乙類功放或是素質(zhì)較差的功放，這時應(yīng)使功放的輸出功率有較大的余量。另外，如果配接的音箱是大型倒相式，也應(yīng)使功放有較大的輸出功率余量。在從功放自身的素質(zhì)考慮功放應(yīng)有的輸出功率時，將功率余量選得大些確實能改善功放與音箱的適配情況。

選擇輸出功率較大的功放主要的意義，不是因為需要那樣大的聲壓，而是要改善功放對音箱的適配狀態(tài)。如果一臺輸出功率適度的功放已經(jīng)能夠把音箱控制的得心應(yīng)手，那么就沒有必要對這臺功放提出更高的輸出功率要求。

使用環(huán)境，也就是房間的空間體積與功放應(yīng)輸出的功率也有一定的關(guān)系，以上所談及的輸出功率大小，是以房間的空間體積在40以下而言，如果房間的空間體積較大，那么功放的輸出功率則應(yīng)加大一些。

電子管功放輸出級的特點：

電子管功放的功率輸出級有三種電路類型，一類是有輸出變壓器的推挽輸出電路。這類輸出電路類型在電子管功放中占了絕大多數(shù)。在推挽電路中的輸出變壓器中直流成分很少，二次諧波失真也很小，這類電路的輸出功率可以做得比較大，所以適用范圍也比較大。一般說對膽機音色有興趣的音響愛好者來說，這類輸出級的膽機很合適。不過這類功放的，輸出變壓器的設(shè)計與工藝至關(guān)重要，如果輸出變壓器的設(shè)計與工藝上有不足之處，往往這類功放的頻率響應(yīng)，瞬態(tài)響應(yīng)就不太理想。另外由于輸出變壓器的制約，所以配接音箱的適應(yīng)范圍較小。

另一類功率輸出級的電路類型是單端甲類電路。這類電路也有變壓器，但這類電路的輸出變壓器中有很大的直流成分，對輸出變壓器的要求比推挽輸出電路中輸出變壓的要求要高。另外對供電電源的要求也比較高。這類輸出電路的特點是二次諧波成分比較多，盡管這是一種諧波失真，但對音樂信號來說，二次諧波是高度的諧合音，所以聽起來很入耳。這一特點使得這種輸出電路的功放在聲音的音色上很有特點，尤其是當(dāng)功放級采用三極管時，人聲聽起來很甜美，室內(nèi)樂中的弦樂聽起來也很細膩，或者說，這類功放的聲音很有味道。但是這類功放的輸出功率不容易做得大，所以如果配用的音箱靈敏度較低，在放送大型管弦樂曲時就比較勉強了。這類電子管功放都很受一些音響玩家的歡迎，往往在備有一臺大功率晶體管功放之外，又備有一臺此類功放，想來是在音色上互有所補，不過，這也說明此類功放的音色特點確有動人之處。

還有一類電子管功放的輸出級電路是OTL電路，所謂OTL電路就是無輸出變壓器電路?，F(xiàn)代的晶體管功放輸出級幾乎全是OTL電路或是OTL電路的改進型。電子管和晶體管的特性參數(shù)與工作狀態(tài)不同，晶體管功放很容易適合配阻抗為4- 8的音箱，而電子管功放要想不需要輸出變壓器去適配4-8的音箱就要費些周折了。電子管OTL功放由于去掉了輸出變壓器，所以在技術(shù)參數(shù)上比前面提到的那兩類電路有很大的提高，這類輸出電路的功放聲音極有特色，和前面兩類輸出電路相比，它有宏偉的氣勢和寬闊的聲場，和晶體管功放相比它的音色又溫暖、細膩。這類功放由于沒有輸出變壓器，所以能夠適應(yīng)較寬范圍的音箱阻抗。但是這類輸出級的功放電源效率低，設(shè)計、工藝、調(diào)試都比較復(fù)雜，這類輸出電路的功放僅見于一些高檔機種中，很難見到低價位的普及型機種。

電流特點：

對功放電路的了解或評價，主要從輸出功率、效率和失真這三方面考慮。

1、為得到需要的輸出功率，電路須選集電極功耗足夠大的三極管，功放管的工作電流和集電極電壓也較高。電路設(shè)計使用中首先要考慮怎樣充分地發(fā)揮三極管功能而又不損壞三極管。由于電路中功放管工作狀態(tài)常接近極限值，所以功放電流調(diào)整和使用時要小心，不宜超限使用。

2、從能耗方面考慮，功放輸出的功率最終是由電源提供的，例如收音機中功放耗電要占整機的2/3，因此要十分注意提高電路效率，即輸出功率與耗電功率的比值。

3、功放電路的輸入信號已經(jīng)幾級放大，有足夠強度，這會使功放管工作點大幅度移動，所以要求功放電路有較大的動態(tài)范圍。功放管的工作點選擇不當(dāng)，輸出會有嚴重失真。