图解功率放大器

图解功率放大器

功率放大器―――把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器。

不同工作状态的功率放大器的分类与特点

以下图解每种工作状态下的功率放大器特点。

A(甲)类工作状态:在整个工作周期内晶体管的集电极电流始终是流通的, 如图电流的导通角为360°。甲类工作状态又称为A类工作状态。这种状态放大器的效率最低，但非线性失真相对较小。适用于小信号低功率放大,也用于对比失真比较敏感的场合，比如Hi-Fi音响。

B(乙)类工作状态 晶体管半个周期工作，另半个周期截止，如图电流的导通角等于180°，。乙类工作状态又称为B类工作状态。这种放大器一般有两只互补的晶体管推挽工作，效率比甲类功放要高，但存在交越失真的问题。一般功率放大器都采用这种形式。

AB(甲乙类)工作状态 它是介于甲类和乙类之间的工作状态，即晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作。可以避免交越失真。交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。有效率较高，晶体管功耗较小的特点。

C(丙)类工作状态： 在这种状态下，晶体管工作的时间小于半个周期，如图电流的导通角则小于180°。丙类工作工作状态又称为C类工作状态。丙类功放一般用于高频的谐振功放。射频功率放大器大多工作于丙类， 但丙类放大器的电流波形失真太大，只能用于采用调谐回路作为负载谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然接近于正弦波形，失真很小。

以上A\B\AB\C类是按照电流导通角分类的工作状态外，还有使电子器件工作于开关状态的丁（D）类放大器和戊（E）类放大器。

D（丁）类功率放大器:这种放大器中，输入信号先调试为PWM形式，晶体管工作在开关状态，输出端通过LC滤波恢复信号波形。这种功率放大器最大的特点就是效率很高，但是电路较为复杂，高频特性差。主要用于小型化、电池供电以及要求高效率的场合。

E类功率放大器的电路组成，如上图所示：开关按激励信号的频率周期性的工作时，就把来自电源的直流能量转变为交流能量，它的基波频率等于开关频率。为了使基波分量输出最大，开关占空比应为50%即一半时间“导通”，另一半时间“断开”。选取适当的负载网络参数。使它取得最佳的瞬态响应。也就是说，当开关”导通”的瞬间，由于负载网络的瞬态响应。使得阳极（集电极）电压降为零后，才开始建立电流；当开关”断开“的瞬间，由于负载网络的瞬态响应，使得电子管关断之后，阳极（集电极或漏极）电压才开始上升。这样，即使开关转换时间与信号周期相比已经相当长时，也能避免电子管同时产生大的电压和电流，从而避免了在开关转换期间电子管产生功耗。另外，负载网络还包含一个带通滤波器，以滤除不需要的谐波成分，并用以变换负载阻抗的数值。

E类功率放大器在提高效率方面比D类更进一步,它是按照“功率管电压和电流不同时出现”的道理设计的，这样在任意时刻，管子的电压和电流乘积为零。理想E类放大器具有结构简单，转换效率高，高频性能出色等优点。广泛应用于无线通信、开关电源、无线能量传输、高频Ｅ类加热等不同领域。效率为100%，实际效率为90%左右。