ab類功放詳解

　　A（甲）類功放對于B（乙）類功放而言，聲音上有明顯優點是無庸置疑的，我就從它們的工作原理來談談。

　　晶體管功率放大器是由三極管組成的，而三極管是由幾組N-P、N-P結構成的，

　　這個N-P結，當沒有外加電壓時是截止的（關閉）只有在上面外加一個偏置電壓并且高于它的門限電壓（硅管是0.6V，鍺管0.2V）這個N-P結才會導通（打開）有電流通過，三極管才開始工作。B類工作狀態就是不外加一個固定偏置電壓，由信號電壓來打開，因此當信號電壓小于0.6V時（硅管為例）三極管處于截止狀態，輸出為零。只有當信號電壓大于等于0.6V時三極管才導通，放大器開始工作，輸出端才有信號輸出。這里很清楚表明小的信號電壓被“貪污”了，在輸出波形圖上，是一小段與X軸重合直線，因此與輸入波形不同，也就是失真產生了，這就叫做交越失真，而且輸入信號中小信號越多，失真越嚴重。在聽感上，就會出現音樂細節喪失，小信叼變得模糊、微弱，整個樂曲變得不連貫，更不要奢談什么樂器質感，音樂性了。這就是B類放大器的工作狀態。

　　再說B類功率放大級必須用二只晶體管來組成推挽，由一只管子工作于信號電

　　壓的正半周，另一只工作于信號電壓的負半周，這種電路中當一只管子導通工作進，另一只就處于截止狀態，當信號電壓的另外半周來到時二只管子的工作狀態正好交換，這時交越失真自然是免不了。中外B類功放對于揚聲器產生的反電動勢，沒有起到截止作用，反電動勢甚至反饋到前一級放大器電路中，這就使得功入的內阻劇增，阻尼系數變壞，甚至喪失，這樣聽感上就會感到B類功放對音箱控制不好，聲音渾濁，推力不足。

　　但是B類功放也有它的優點，首先它的效率很高，可達到75%以上，因此可以

　　使用較小的功率管輸出較大功率，另外推挽電路對抑制偶次諧波有作用，以減低非線性失真。 針對B類功放存在的缺點設計人員就在三極管的輸入板上加上一個預置的固定的略小于門限電壓的偏置電壓，就使得三極管在靜態時輸出級電流稍大于零，使得很小的信號電壓時三極管也能導通，有電流輸出，使得晶體管有大于信號半個周期的時間處于導通，交越失真也就不存在了，這就是AB類，而實際使用中，現在家用音頻功放極少用B類，而極大多數是AB類，AB類功放既克服了B類功放存在的問題，而電效率也大大高于A類功放，現在家用音頻功放中為求改善聲音，常常把偏置電壓定得高于門限電壓，使晶體管處于導通狀態，使其工作狀態近A類。這就是被稱為高偏流AB類。

　　A類功放就是把正向偏置定在最大輸出功率的一半處，使功放在沒有信號輸入

　　時也處于滿負載工作狀態，使得功放在整個信號周期內都導通都有電流輸出。A類功放使三極管始終工作于線性區，因此A類功放幾乎無失真，聽感上質感特別好，尤其是小信號時，整個聲音平衡，潤滑，諧波豐富。

　　但A類功放也有缺點，首先是效率低，一般不大于25%，大量電能變成熱能，

　　在同功率的情況下，電源供應常常比AB類大得多。而且A類功放由于工作電流高，在同樣輸出功率時它的工作電源電壓主

　　要低得多，因此它的輸出峰值電壓就受到限制，它的輸入電壓也受到輸出電壓的放大器放大系數的限制。因此音樂的大動態表現就受影響。

　　AB類功放應用

　　并聯應用是AB類功放的應用之一，如圖1所示。IC并聯時可提高輸出電流，增加帶載能力，可以帶更低阻抗的喇叭負載。為了防止兩個放大器輸出電流不一致，在輸出端分別串聯一個小電阻，作為均壓和均流。橋接模式應用在相同的電源電壓下，橋接的輸出壓增加了一倍，輸出功率是單端模式的4倍。圖2為LM3886橋接應用電路。

　　圖1 AB類功放并聯應用

　　圖2 AB類功放LM3886橋接應用

　　穩定性

　　設計應用的穩定性很重要，設計的不完善容易引起振蕩。振蕩產生的原因很多。最常見的一種振蕩之一是波形的負半周有毛刺產生“（fuzz）”。振蕩不只出現在負半周，正弦波上的每個點都有可能產生。

　　對于震蕩的解決方案一般有三種，第一是加入緩沖器的方法，在輸出端加入RC消振電路（也叫茹貝爾（zobel）移相網絡;第二是放大器增益方法，大多數的AB類功放要求閉環增益大于10倍，在反饋電路中加入反饋電容，增加電路的穩定;第三是改善電源，在靠近器件的位置安裝高頻濾波電容。

　　散熱因素

　　所有的IC產品都存在熱損耗，AB類功放在運行時會有較大的熱量產生。不同的功耗取決于電源電壓和輸出負載（8Ω或4Ω）。

　　散熱效果取決于IC本身封裝的熱阻。θja 指的是“結與環境的熱阻”，θjc 指的是“結與外殼的熱阻”。散熱片也是以℃/W為單位的熱阻，θCS指的是“外殼與散熱片的熱阻”，θSA指的是“散熱片與環境的熱阻”。

　　PDMax = V2/（2×2RLoad）+PQ

　　其中，V為電源電壓，PQ為靜態功耗。

　　LM1875的PDMAX值

　　PDMAX=（50×50）/（2×（3.14）2×8）+（50V×70mA）

　　PDMAX=15.35+3.5=18.85W

　　大多數IC的數據手冊都有相應的“功耗”曲線，這是找出PDMAX值最簡單的方法。不是所有工作條件下的功耗都能從曲線圖找到，需要確保喇叭負載與所選的“功耗”曲線圖相對應，如圖3所示。

　　圖3 LM1875功耗曲線

　　關于器件溫度的計算，首先計算芯片的總熱阻，假設散熱片熱阻為2℃/W。

　　LM1875（θjc+散熱器熱阻）=（3℃/W+2℃/W）=5℃/W

　　考慮到芯片最大承受溫度不超過150℃，假如最大的環境溫度為50℃，芯片最高溫度可能達到的值可以計算得出。

　　（總熱阻） ×PDMAX+T（最大環境溫度）=（5℃/W） ×（18.85W）+50℃=144℃

　　找出散熱片規格簡單易行的方法如圖4所示。首先，在縱軸上找出相應的PDMAX值，然后在橫軸上確定最大環境溫度，選取適當的散熱器熱阻，在這里要注意所有的線都相交在150℃，即IC最高承受溫度。

　　圖4 功耗與環境溫度曲線

　　PCB走線

　　地線設計時要關注地線間的電流。從輸出信號地到電源地都屬于大電流地，輸入信號地線與輸出信號地線的線寬已經很大，不過還是存在阻抗。地線間的電流使得地線產生雜波波形。

　　雜波波形的產生是由于輸入信號地與輸出信號地直接相連。現在輸出信號地與輸入信號地形成電勢差，電流從輸出地流向輸入地。這將會使得在放大器的輸入信號端增加了一個雜波信號。

　　修改前和修改后的地線走線如圖5所示。現在輸入信號地與輸出信號地已分開走線，兩種地線在比較穩定的地線點相連接（電源濾波電容的接地點）。