PCBニュース - ありふれた9大電力回路

ハードウェアエンジニアとして、特に純粋なアナログ回路を作り、オーディオ再生に応用するエンジニアは、A類、B類、AB類、D類、G類、H類、T類の再生に特に熟知しているはずです。ほとんどのエンジニアはそのほんの一部しか知らないか、大まかなことを知っているかもしれませんが、より詳細なオーディオアンプの知識をより多くのエンジニアに身につけてもらうために、以下では上記のオーディオアンプについて詳細に説明します。

電力増幅は、その名の通り電力増幅の略で、電圧や電流増幅と比べて、電力増幅には一定の、歪まない電力を得る必要があり、一般的には大信号状態で動作します。

そのため、電力放出回路は一般的に電圧増幅回路や電流増幅回路にはない特別な問題を含み、具体的なのは下記のようになります。

①出力はできるだけ大きい。

②通常は大信号状態で動作する。

➂非線形歪みが突出する。

④効率を高めることは重要な注目点だ。

⑤パワーデバイスの安全性の問題です。

一方、オーディオアンプ回路についても、以上の点に注意する必要があり、増幅回路の導電方式によって、オーディオアンプ回路はアナログとデジタルの2種類に分類されます。

アナログオーディオアンプには通常、Aクラス、Bクラス、ABクラス、Gクラス、Hクラス、TDアンプがあり、デジタル回路アンプはDクラス、Tクラスに分けられ、以下に以上のアンプ回路について詳細な紹介と分析を行います。

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A種類のアンプ（甲種類のアンプとも呼ばれる）

Aクラスのアンプは上の図のように、信号の全周期にわたって電流遮断（すなわち出力停止）のアンプのクラスは現れませんが、Aクラスのアンプは動作中に高熱が発生し、効率が低いです。

Aクラスのアンプには以上の弊害があるが、固有の利点は交互歪みが存在せず、内部原理にはいくつかの先天的な利点が存在し、音楽を再放送する理想的な選択です。それは非常に滑らかな音質を提供することができて、音色は丸くて温かくて、高周波透明で開揚して、中周波は豊満で透き通っている利点を提供します。シングルエンド増幅器はすべて甲類の動作方式で、プッシュプル増幅器は甲類であってもよく、乙類または甲乙類であってもよいです。

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B種類のアンプ（B種類のアンプとも呼ばれる）

Bクラスのアンプとは、正弦波信号の正負の2つの半周がそれぞれプッシュプル出力段の2つのトランジスタによって交互に増幅されて出力されるアンプのことで、各トランジスタの導電時間は信号の半周期で、通常は交互歪みを発生します。

アナログ回路の調整により、この歪みをできるだけ小さくしたり、消えたりすることができ、B型増幅器の効率はA型アンプより明らかに高いです。

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ABクラスアンプ（甲乙類とも呼ばれる）

ABクラスのパワーアンプ界はAクラスとBクラスの間であり、プッシュプル増幅の各トランジスタのオン時間は信号の半周期より大きく、1周期より小さい。そのため、AB種類の電力放出はB種類の増幅器の交差歪み問題を効果的に解決し、効率はまた甲種類の増幅器より高いため、極めて広範な応用を得ました。

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Dクラスのアンプ（丁クラスのアンプとも呼ばれる）

Dクラスのアンプはデジタルアンプとも呼ばれ、極めて高周波の変換スイッチ回路を利用してオーディオ信号を増幅します。具体的な動作原理は以下の通りです。Dクラスのアンプは非同期変調の方式を採用し、オーディオ信号の周期が変化した時、高周波搬送波信号は依然として不変のままです。

したがって、オーディオ周波数が比較的低い場合には、PWMのキャリア数は依然として高いので、高周波キャリアの抑制と歪みの低減に非常に有利であり、キャリアの周波数変換原理オーディオ信号周波数は、したがって基本波との相互干渉の問題もない。

1000 Wまでの電力を持つ多くの丁型増幅器は、VHSビデオテープのような大きさにすぎず、広帯域の増幅器として使用するのには適していないが、アクティブな超低音スピーカーには多くの用途があります。

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Gクラスのアンプ

Gクラスの電力供給は多電源のABクラスの電力供給の改善形式であり、Gクラスの電力供給はオーディオがすべて極めて高いピーク係数（10-20 dB）を持つという有利な条件を十分に利用しています。ほとんどの場合、オーディオ信号はより低い振幅にあり、極めて少ない時間でより高いピークを示すことができ、下図はGクラスの電力再生集積ICの典型的な機能ブロック図です。

G型増幅器は適応電源レールを使用し、内蔵の降圧コンバータを利用してイヤホン増幅器の正電源電圧を生成します。

充電ポンプは増幅器の正電源電圧を反転させ、増幅器の負電源電圧を発生させ、それによりイヤホン増幅器の出力を0 Vに集中させることができ、オーディオ信号の振幅が低い場合、降圧コンバータは低増幅器の負電源電圧を発生させます。

これにより、低雑音、高忠実なオーディオを再生すると同時に、ZXはG種類のアンプの消費電力を化し、従来のAB種類のイヤホンアンプよりもG種類のアンプの方が高い効率を持っています。

この種類の電力増幅の原理はAB種類の電力増幅と同じで、1つの重要な特徴は電力供給部分が2組または複数組の電圧を採用し、低電力運転は低電圧を使用し、高電力は自動的に高電圧に切り替えることです。

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Hクラスのアンプ

このタイプのアンプの増幅回路部分はABタイプのアンプの原理と同じであるが、給電部分は多段出力電圧を調整できるスイッチング電源を採用し、出力電力を自動的に検出して給電電圧の選択を行います。

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Kクラスのアンプ

Kクラスのアンプは内部ブートストラップ昇圧回路と各種のアンプ回路を集積したもので、Dクラスのアンプは多くのアンプ回路の中の1つの効率の高いデジタルアンプにすぎないことが知られています。Kタイプのアンプは必要に応じて内部に集積されたブートストラップ昇圧回路と必要なアンプ回路だけであり、需要効率が高ければDタイプのアンプを、音質が良いならABタイプのアンプを加えます。

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Tクラスのアンプ

この種類の電力放出の原理はD種類の電力放出の原理と同じであるが、信号部分はDDP技術（HXは小信号の適応アルゴリズムと予測アルゴリズム）を採用しています。動作原理は以下の通りです。オーディオ信号がスピーカに入る電流はすべてDDPを経て演算処理を行った後、大電力高周波トランジスタのオンまたはオフを制御して、オーディオ信号の高忠実線形増幅を達成します。

この種類のアンプは効率が高く、歪みが小さく、音質はAB種類のアンプに匹敵する種類のアンプを持つことができます。

上図はTA 2020の内部モジュール構造であり、上図から分かるように、このチップ内部には主に処理と変調モジュールが集中しており、高品質オーディオの特性を実現しています。

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TDクラスの電力放出

この種類のオーディオアンプの増幅部分はAB種類のアンプ原理と同じであるが、給電部分は完全に独立した高JD調整可能な無段出力の調整可能なデジタル電源を採用し、電圧繰進値は0.1 Vであり、自動検出電力は電圧の上昇または低下を調整します。

このタイプのアンプは、高いJD調整可能なデジタル電源が必要なため、1つのチップに集中することができず、電源に特化した設計が必要なため、GJ音響に主に使用され、回路も複雑です。後ろの6、7、9種類のアンプには特殊な電源が必要なので、機能を1枚のICに集中することはできませんが、古典的なA種類、B種類、AB種類、D種類のアンプには専用のICがあります。

実際の設計では、さまざまなタイプの、さまざまな分野に適用される電力回路が必要であり、それに基づいて、対応する電源または処理モジュールを追加する必要があります。