功率放大電路的四種類型,特點(diǎn)詳解-KIA MOS管

功率放大電路原理

功率放大電路的主要功能是放大信號(hào)的功率，以滿足直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載的需求，如驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等。

功率放大電路的工作原理基于放大器管件（如晶體管、場效應(yīng)管等）的放大功能，將輸入信號(hào)的功率放大到所需的輸出功率。放大器是功率放大電路的核心部件，負(fù)責(zé)將輸入信號(hào)進(jìn)行放大，而電源則提供所需的電能，保證放大器能夠正常工作。

功率放大電路可以根據(jù)工作原理和電路形式分為多種類型。

1.A類功率放大電路：將信號(hào)完整地放大，但失真較大，通常用于低功率音頻放大器。

2.B類功率放大電路：只將輸入信號(hào)的正半周或負(fù)半周放大并輸出，雖然失真較小，但需要使用交叉引腳式負(fù)反饋電路以提高線性度。

3.AB類功率放大電路：結(jié)合了A類和B類功率放大電路的優(yōu)點(diǎn)，在保持線性度的同時(shí)降低了失真。

4.C類功率放大電路：將輸入信號(hào)進(jìn)行截取，只放大高頻毛刺，常用于無線電頻率調(diào)制和解調(diào)器。

5.D類功率放大電路：將輸入信號(hào)數(shù)字化，以PWM(脈寬調(diào)制)的方式進(jìn)行放大，常用于音頻和功率放大器。

6.E類功率放大電路：對高頻信號(hào)進(jìn)行截取和放大，常用于射頻發(fā)射器和線性動(dòng)力放大器。

功率放大電路的四種類型

放大電路的三種工作狀態(tài)，以靜態(tài)工作點(diǎn)位置劃分，放大電路的工作狀態(tài)可分為甲類（A類）、乙類（B類）、丙類（AB）。最后一種也叫丁類（D類），D類功放也稱作數(shù)字功放。

A類功率放大電路

A類功率放大電路是一種最基本的放大電路，其工作原理是利用晶體管或電子管的線性放大區(qū)進(jìn)行信號(hào)放大。在A類放大電路中，晶體管的導(dǎo)通角為360度，即整個(gè)周期內(nèi)晶體管都處于導(dǎo)通狀態(tài)。

工作原理

A類放大電路的工作原理是將輸入信號(hào)加到晶體管的基極或柵極上，通過晶體管的非線性特性將信號(hào)放大。在放大過程中，晶體管的集電極電流隨輸入信號(hào)的變化而變化，從而在集電極和發(fā)射極之間產(chǎn)生電壓變化，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。

特點(diǎn)

線性度好 ：由于晶體管在整個(gè)周期內(nèi)都處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此A類放大電路具有很好的線性度，失真較小。

效率低 ：由于晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)下存在靜態(tài)功耗，因此A類放大電路的效率較低，通常在30%左右。

熱效應(yīng)大 ：由于晶體管長時(shí)間處于導(dǎo)通狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，需要良好的散熱措施。

B類功率放大電路

B類功率放大電路是一種推挽式放大電路，其工作原理是利用兩個(gè)互補(bǔ)晶體管交替工作，分別放大正半周期和負(fù)半周期的信號(hào)。

工作原理

在B類放大電路中，輸入信號(hào)被分為正負(fù)兩個(gè)半周期，分別加到兩個(gè)互補(bǔ)晶體管的基極或柵極上。當(dāng)輸入信號(hào)為正半周期時(shí)，NPN晶體管導(dǎo)通，PNP晶體管截止；當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周期時(shí)，PNP晶體管導(dǎo)通，NPN晶體管截止。通過這種方式，兩個(gè)晶體管交替工作，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。

特點(diǎn)

效率高 ：由于兩個(gè)晶體管交替工作，不存在靜態(tài)功耗，因此B類放大電路的效率較高，可達(dá)70%左右。

交叉失真 ：由于兩個(gè)晶體管交替工作，存在一個(gè)短暫的時(shí)間段內(nèi)兩個(gè)晶體管都處于截止?fàn)顟B(tài)，導(dǎo)致輸出信號(hào)在零點(diǎn)附近產(chǎn)生失真，稱為交叉失真。

AB類功率放大電路

AB類功率放大電路是B類放大電路的改進(jìn)型，其工作原理是在B類放大電路的基礎(chǔ)上，使兩個(gè)互補(bǔ)晶體管在零點(diǎn)附近也有一定的導(dǎo)通，從而減小交叉失真。

工作原理

在AB類放大電路中，通過調(diào)整偏置電路，使兩個(gè)互補(bǔ)晶體管在零點(diǎn)附近也有一定的導(dǎo)通，這樣在輸入信號(hào)的正負(fù)兩個(gè)半周期中，兩個(gè)晶體管都有一定的導(dǎo)通時(shí)間，從而減小交叉失真。

特點(diǎn)

效率較高 ：AB類放大電路的效率略低于B類放大電路，但仍然較高，可達(dá)60%左右。

交叉失真小 ：由于兩個(gè)晶體管在零點(diǎn)附近也有一定的導(dǎo)通，因此AB類放大電路的交叉失真較小。

A類功率放大電路工作狀態(tài)

它的靜態(tài)工作點(diǎn)大致在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。甲類放大電路的靜態(tài)電流較大，在輸入信號(hào)整個(gè)周期中放大管都有電流通過，射極跟隨器就是甲類放大。甲類放大工作狀態(tài)無論有無信號(hào)，電源供給的功率是恒定的。有信號(hào)也只是一部分功率轉(zhuǎn)換為輸出功率。信號(hào)越大，輸出功率越大，就是效率低。優(yōu)點(diǎn)，非線性失真小、適用于保真度高的場合。

B類功率放大電路工作狀態(tài)

由前面A類陳述，A類功放就是效率低。B類為了提高功率放大電路的效率，讓電源供給功率隨著輸出功率大小而自動(dòng)調(diào)整。實(shí)現(xiàn)目的就是把靜態(tài)工作點(diǎn)選在截止點(diǎn)處，再把靜態(tài)工作電流調(diào)至零，就是上面看到的B類功放的放大電路工作狀態(tài)圖。特點(diǎn)，它的功率放大管只在信號(hào)半個(gè)周期中有電流流過。缺點(diǎn)，這種電路工作方式會(huì)讓電路產(chǎn)生較大失真。解決失真問題，就是在功率放大電路中采用兩個(gè)功率管，一個(gè)工作在信號(hào)放大的正半周期，一個(gè)工作在信號(hào)放大的負(fù)半周期。結(jié)合起來就是一個(gè)完整的輸出波形，這樣的話即解決電路失真問題，又提高功率放大電路的效率。

AB類功率放大電路工作狀態(tài)

AB類放大電路是在B類放大電路的進(jìn)一步優(yōu)化。雖然B類放大電路解決電路失真問題，同時(shí)提高功率放大電路的效率，但是存在的問題就是因?yàn)槿龢O管輸入特性存在死區(qū)。B類放大電路中的功率管在正負(fù)半周期交叉的短暫時(shí)間中它們兩都工作在死區(qū)，那么輸出波形在交流過零時(shí)會(huì)嚴(yán)重失真，也叫交越失真。解決它的交越失真，把靜態(tài)工作點(diǎn)不再選截止點(diǎn)處，而是將靜態(tài)工作點(diǎn)上移，圖中的IC就大于零。此時(shí)，只要放大電路的功率管在工作時(shí)稍微加靜態(tài)工作電流，那么功率管就脫離死區(qū)，因此放大電路中的交越失真得到解決。

D類功率放大電路

D類功放也叫數(shù)字功放，是以控制開關(guān)單元來驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器等負(fù)載的放大器，也是一種處于開關(guān)工作狀態(tài)的放大模式。與AB類功放相比它的體積小，且效率更高，但它的設(shè)計(jì)考慮角度跟AB類功放是完全不同的?；緲?gòu)成：調(diào)制器、D類功放、大功率PWM組成。

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