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第五章节-功放种类:上篇,音响灵魂,骨灰级音响大师:分享“殿堂级”汽车音响技术讲座
发布于:2020/4/25 19:21:23    浏览次数:220    文字:【】【】【】  
功放(功率放大器):
 
电子管功率放大器

电子管功放的发展历程,60年代以前,在声频领域占统治地位的一直是用电子管装置的各种音响设备,放大器也不例外。60年代后期,特别是70年代,可说是电子管最不幸的年代。由于其自身的缺点体积大、功耗高等缺点,使其渐成淘汰状态。

进入80年代中期,音源CD机发明后,发烧级的电子管放大器开始复兴,电子管放大器能“中和”CD唱机生硬的“数码声”,电子管放大器得到音响“发烧友”的钟爱,堪称一种身份的象征。  

电子管与晶体管放大器的特点比较

晶体管放大器是在低电压大电流下工作,功放级的工作电压在几十伏之内,而电流达几安或数十安,无输出变压器电路,输出功率可以做得很大,可达数百瓦,各项电性能都做得很高。

电子管放大器是在高电压、低电流状态下工作。末极功放管的屏极电压可达到400-500V甚至上千伏,而流过电子管的电流仅几十毫安至几百毫安。输入动态范围大,转换速率快。
电子管放大器大多是采用分立元件、手工搭线、焊接,效率低,成本高。
而晶体放大器多是采用晶体管和集成电路相结合方式,广泛使用印刷电路板,效率高,焊接质量稳定,电性能指标高。
 

功率与抗过载

高保真放大器动态范围应做到120dB,这样才能满足声响从轻微到高潮顶峰的需要,放大器输出不削波,因此放大器要有足够的功率储备量。
如果音频电压的动态范围为3:1,因功率与电压平方成正比,所以其功率动态范围即为9:1。也就是说功率为90W的功放,要达到高保真放音只能开到10W,这就是懂音响的玩家,不会把音量开到超过50%聆听。
(1)晶体管放大器需要有很大的功率储备,才不会出现过载失真,一旦过载,其失真几乎成垂直线上升,严重时能损坏晶体管。
(2)电子管放大器抗过载能力远比晶体管放大器强。如发生过载,其音乐信号巅峰只是变得比正常波形滑,声音听不出有多大程度的变坏,对输入的信号(信号)有极大的包容度,基本不存在互调失真。而对晶体管放大器来说,此时将出现削波,对输入的信号(信号)包容度低,容易出现互调失真,音质明显变坏。

开环与瞬态

电子管功放的开环指标优于晶体管,不需加深度的负反馈,不加相位补偿电容也能稳定地工作,因而其动态指标优于晶体管功放。
晶体管功放的开环增益量(未加负反馈前的增益量)往往很大,它的优良的电声指标,是依靠加了很大量的负反馈来达到的,为了抑制寄生振荡,晶体管功放中又常常采用滞后补偿,这就带来了明显的瞬态互调畸变,严重地影响音质。

 

效率寿命成本

电子管放大器在重量、效率、寿命方面比晶体管放大器不占优势。电子管寿命较低,使用一两千小时后某些技术指标明显下降。而晶体管及集成电路寿命却要长得多。另外,电子管放大器耗电高,又常常工作在甲类状态,更降低了效率,但基本不存在瞬态互调失真、开关失真及交越失真等有害音质的因素。
在成本方面,对同一档次的放大器,电子管功放一般明显高于晶体管功放。主要原因是电子管、输出变压器成本高,及电子管功放生产工艺不易自动化,生产效率低等。这在发达国家尢为明显。

音质

由于以上提到的以及未提到的种种原因,电子管功放音质明显优于晶体管功放。
晶体管功放听起来高频、中高频有偏多感觉,低频感觉偏少,晶体管功放听起来声音较冷、硬,特别是低频声不够雄伟,而高频声又显得冰冷,听起来有时感到高频段存在着交越畸变。当频率增高而音量又很大时,这些现象就更加明显。
但晶体管功放的动态大、速度快,特别适宜于表现动态大一些的音乐。至于表现枪炮和雷电声当然更优于电子管功放了。
电子管功放的音质总的来说是柔和动听,低频声圆润清晰,高频声纤细如雨而洁净,表现人声和管乐是其强项,也因此更贵。

延长使用寿命

在使用上,电子管要有良好的通风散热,温度的过热必然缩短电子管寿命。电子管怕振动,所以采取防震措施尽量避免振动也是很重要的。若做到这两点,电子管的使用寿命至少可提高一倍,在正常使用时,不要频繁开\关电源。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A类功放(中文名:甲类功放)
纯甲类功放的工作原理
 
甲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,并使这两个电流达到最大工作状态,无论有无信号输入,即使无连接喇叭负载,甲类功放通电后就以最大功率输出工作,使得功放在整个信号周期内都导通都有电流输出,大音响时失真度仍然非常低。
即使喇叭阻抗,不管是4欧姆还是8欧姆,在工作时它的动态阻抗会随频率变化的,时高时低,有时会低至1欧姆,这就要求功放的输出功率能随阻抗降低而倍增,也就是我们常看到的甲级数的功放所标输出功率指标,再看其耗电量是否超大和发热量高,就能判断是否100%的纯甲类功放。
 
声音特点
 
甲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,高音通透空灵,中频醇厚,低频饱满,瞬态气势爆发动态强劲,小音量时动态有力而细节丰富,大音量时听感几乎无失真,音域宽广,音乐线性是所有类型功放最优异的,这些优点足以补偿它与电子管功放的缺点,最大的优势--适合任何风格类型的音乐。
 
 
纯甲类功放的使用须知
“热机”比“冷机”好听。
开机时相当于低偏置的甲乙类或乙类,声音自然“好听”不起来,需要10分钟缓慢升高温度,当机器升温至甲类额定偏置状态后(70-85度),声音才是地道的“甲类声”。
 
纯甲类功放对车上安装,有局限性
 
(1)甲类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热,采用大型散热器体积庞大,不适合车上安装。纯甲类功放产生的热量较大,A类功放效率低,一般不大于25%,大量电能变成热能,需要提供充足的电流。
(2)25W甲类功放以不失真功率为标准,’耗电量超过150AB类功放,其驱动力强于额定功率200瓦的AB类功放。
(3)甲类功放对元件品质要求苛刻,体积庞大,成本200瓦功率AB类功放高几倍。
4)目前车载纯甲类功放,用“凤毛麟角如深渊那台2X25W的甲类功放,只算达到入门级的纯甲类功放。
 

车载的甲类功放,基本属于“偏甲类”功放

(1)偏甲类功放,偏甲类功放严格意义上属于AB类功放,属于甲乙类功放的高端机型,纯甲类放大器相比,整体指标要逊色一些,甲类功放本身功耗过大,车载12V电压和储备的电容量相对较小,电源难以满足纯甲类功放。
(2)AB类放大器,是A类和B类的结合,依赖于偏置电流的大小和输出电平。该类放大器的偏置按B类设计,然后根据偏置电流,使放大器进入A与B类转换工作状态。
(3)AB类工作状态,在没有信号的时候,两只晶体管都是导通的,但其中的电流很小,当有信号输入时,晶体管中的电流才会变大AB类放大器的偏置介于A类放大器与B类放大器之间。
(4)由于信号的作用使其中的一只晶体管截止的时候,另一只晶体管则一定是导通的,两只管子始终是轮流截止和导通,并且其中流过的电流几乎是全部送入扬声器因此,甲乙类功放产生的热量较小,并且效率高了很多。
(5)而偏甲类功放加大电源供电,通过加大偏值,在AB转换时,70%以A类为工作状态,只有在较大的动态电平时才转入B类工作状态(或较大音量)。
AB类功放在AB转换时,30%为A类工作状态,在常规动态电平时以转换为B类工作状态。
(6)效率在40-50%左右(甲乙类效率在70%左右),在总体音质体现上,理论上低于纯甲类20%,却高出AB类40-50%。
(7)偏甲类功放运用三级驱动线路设计,线路简约,采用音响发烧级专用音响电子元件,尽量减少元件数量达到降低内阻,获得更高效率。
AB类功放运用一级或二级驱动线路设计,为不断修正、补偿使线路变复杂,高档机采用音响级专用音响电子元件,而中低档机多采用工业级元件(误差大)元件数量多行程内阻高,效率低。
 

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