电子放大器种类

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通过测量电流在输出电路中流动相对于输入信号的时间量来比较输入和输出信号的特性，从而将放大器分类为电压放大器或功率放大器。

我们在共发射极晶体管教程中看到，为了使晶体管在其“活动区域”内运行，需要某种形式的“基极偏置”。添加到输入信号的这个小基极偏置电压使晶体管能够在其输出端再现完整的输入波形，而不会丢失信号。

然而，通过改变该基极偏置电压的位置，可以以全波形再现以外的放大模式来操作放大器。通过引入基极偏置电压的放大器，可以获得不同的工作范围和工作模式，并根据其分类进行分类。这些不同的操作模式被称为放大器类。

音频功率放大器根据其电路配置和工作模式按字母顺序分类。放大器按不同的操作类别指定，例如“A”类、“B”类、“C”类、“AB”类等。这些不同的放大器类别范围从接近线性输出但效率低到非线性输出但效率高。

没有一种操作类别比任何其他类别“更好”或“更差”，操作类型由放大电路的使用决定。各种类型或类别的放大器都有典型的最大转换效率，最常用的是：

A 类放大器  – 效率较低，低于 40%，但信号再现和线性度良好。
B 类放大器  – 效率是 A 类放大器的两倍，最大理论效率约为 70%，因为放大器件仅传导（并使用功率）一半的输入信号。
AB 类放大器  – 效率等级介于 A 类和 B 类放大器之间，但信号再现能力比 A 类放大器差。
C 类放大器  – 是最高效的放大器类别，但失真非常高，因为只有一小部分输入信号被放大，因此输出信号与输入信号几乎没有相似之处。C 类放大器的信号再现最差。
放大器简介——A类放大器
A 类放大器的基本配置很好地介绍了放大器电路。A 类放大器工作时，由于晶体管在其有源区域内完美偏置，因此整个输入信号波形在放大器输出端子处忠实地再现。这意味着开关晶体管永远不会被驱动到其截止或饱和区域。结果是交流输入信号完全“居中”在放大器信号上限和信号下限之间，如下所示。

A类放大器输出波形
A类波形

A 类放大器配置对输出波形的两半使用相同的开关晶体管，并且由于其中心偏置布置，输出晶体管始终有恒定的直流偏置电流 ( ICQ ) 流过它，即使没有存在输入信号。换句话说，输出晶体管永远不会“关闭”并且处于永久空闲状态。

这导致 A 类操作效率有些低，因为其将直流电源转换为传递给负载的交流信号功率的效率通常非常低。

由于该中心偏置点，即使没有输入信号，A 类放大器的输出晶体管也会变得非常热，因此需要某种形式的散热。流经晶体管集电极的直流偏置电流（ICQ）等于流经集电极负载的电流。因此，A 类放大器的效率非常低，因为大部分直流电都转化为热量。

放大器简介-B类放大器
与上述使用单个晶体管作为输出功率级的 A 类放大器工作模式不同，B 类放大器使用两个互补晶体管（NPN 和 PNP 或 NMOS 和 PMOS）来放大输出功率级的每一半。输出波形。

一个晶体管仅在信号波形的一半时导通，而另一个晶体管在信号波形的另一半或相反的一半时导通。这意味着每个晶体管一半的时间处于活动区域，一半的时间处于截止区域，从而仅放大 50% 的输入信号。

与 A 类放大器不同，B 类操作没有直接 DC 偏置电压，但晶体管仅在输入信号大于基极-发射极电压 ( V BE ) 时才导通，对于硅晶体管而言，该电压约为 0.7v。因此，输入信号为零时，输出为零。由于只有一半的输入信号出现在放大器输出端，因此与之前的 A 类配置相比，这提高了放大器效率，如下所示。

B类放大器输出波形
B类波形

在 B 类放大器中，没有使用直流电压来偏置晶体管，因此为了使输出晶体管开始导通正负波形的每一半，它们需要基极-发射极电压V BE大于标准双极晶体管开始导通所需的 0.7V 正向压降。

因此，低于 0.7v 窗口的输出波形的下半部分将无法准确再现。一旦V BE  > 0.7V，一个晶体管就会“关闭”，等待另一个晶体管重新“开启”，这会导致输出波形出现失真区域。结果是在零电压交叉点处有一小部分输出波形会失真。这种类型的失真称为交叉失真，本节稍后将对此进行介绍。

放大器简介-AB类放大器
AB 类放大器是上述 A 类和 B 类配置之间的折衷方案。虽然 AB 类操作在其输出级中仍然使用两个互补晶体管，但当不存在输入信号时，向每个晶体管的基极施加非常小的偏置电压，以将它们偏置到接近其截止区域。

输入信号将使晶体管在其有源区域内正常工作，从而消除 B 类配置中始终存在的任何交叉失真。当没有输入信号时，小的偏置集电极电流 ( ICQ ) 将流过晶体管，但通常比 A 类放大器配置的电流小得多。

因此，每个晶体管在输入波形的半个周期多一点的时间内导通“ON”。与上述纯 A 类配置相比，AB 类放大器配置的小偏置提高了放大器电路的效率和线性度。

AB类放大器输出波形
AB类波形

作为放大器的介绍，在设计放大器电路时，放大器的工作类别非常重要，因为它决定了其工作所需的晶体管偏置量以及输入信号的最大幅度。

放大器分类考虑了输出晶体管导通的输入信号部分，并确定开关晶体管消耗和以废热形式耗散的功率和效率。这里我们可以对下表中最常见的放大器分类进行比较。

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