功放电路是指将音频信号放大以满足扬声器的驱动需求的电路。在功放电路中,重要的组成部件有输入接口、扰动电路、驱动电路和输出电路。输入接口是将音频信号输入功放电路的端口,扰动电路是对信号进行低通滤波,除去掉高于人类听力范围的频率,驱动电路是对输出功率进行控制,控制电流和电压的放大倍数。输出电路包含缓冲器、输出级和输出网络三个部分,缓冲器保持不变的信号,输出干扰低,输出级将电压放大,输出网络匹配扬声器的阻抗,使功放电路最大化利用了扬声器的驱动力。
不同类型的功放电路应用在不同的场景中。例如,普通的低功率音频功放器可以应用在Hifi音响系统中,音响系统的需要是降低电路本身的噪声。高功率功放电路应用在PA音响扩音系统中,它的高增益,低噪音和电流输出能力使得可以驱动大型音箱系统。
在功放电路的设计中,需要考虑的要素包括但不限于:功率、失真、信噪比、带宽等。功率是指给扬声器输入的电能,失真是指扬声器输出信号与原始信号之间的差异。信噪比是指输出信号与噪声的比值。带宽是指电路的频率特性,频率特性应该与扬声器特性相匹配。
影响功放电路设计的要素包括:扬声器的阻抗、校准电路的敏感度、电路的非线性、通道间的失衡等。此外,输入信号的电平、频率响应和动态范围也需要考虑。电路的设计要在功率和失真之间取得平衡,以获得最佳性能、最小的失真和最高的信噪比。
根据输入信号的放大方式,功放电路可以分为三类:类A、类B和类AB电路。
类A电路是将输入信号放大到整个信号周期的正半波和负半波都被扩大。由于将整个信号波放大,类A电路的功效低,效率不高。因为它会将所有扰动电路(每个功放电路中都有)中产生的热量全部散发出去。
类B电路是将输入信号放大到整个信号周期的正半波和负半波分别被扩大。因为它在输出过程中只有一个半波管被激活,所以效率比类A电路高得多。但是,类B电路的阈值高,因此可能会产生交叉失真。为防止交叉失真,通常会使用两个交错支极的半波管 (Pada)。
类AB电路综合了类A和类B电路的优缺点。它是将输入信号放大到整个信号周期的正半口和负半口大致相等的程度上。当信号是低于一定电平的瞬间,类AB电路工作方式类似于类A电路,利用非工作支极,于是可以减少失真;而当信号达到一定电平时,类AB电路工作方式类似于类B电路,可以增大输出功率。
功放电路广泛应用于音频领域,例如:音响、电视机、电脑、手机等。现今,随着时代的进步,功放电路被应用于更多的领域。功放电路已经成为导航设备和通信设备中的关键组成部分,如汽车数字无线电、便携式电子设备和安保设备等。在航空航天领域中,功放电路的质量和稳定性对飞行器和宇宙航行器的生命系统至关重要。在计算机市场中,功放电路也被广泛使用。