A類放大器和B類放大器介紹

為了使輸出級的功率耗散最小化,跨輸出晶體管的電流和電壓應該在任何時候都儘可能低。晶體管的輸出電流 IH(t)和IL(t)是由放大器的類型決定的。 以下各段簡要概述了一些放大器類型。

A類放大器

具有A類操作的放大器給出最低的失真特性,但同時它也具有最低的效率。 在A類放大器中,兩個輸出晶體管都在任何時候傳導電流。 每個晶體管提供信號電流I0 的 一半。 因此,通過輸出晶體管的電流之和幾乎保持不變。 靜止的電流Iq 通常設置為最大輸出電流的一半。 通過A類輸出晶體管的電流由下面的方程決定:

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對於許多不同的負載相位φL平均耗散率PD作為虛擬輸出功率Pv的函數如圖1所示。 這裡的虛擬輸出功率Pv. 定義為:

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圖1、A類放大器中平均功率耗散作為虛擬輸出功率的函數值

功率電平通過除以最大虛擬輸出功率Pv,max來進行歸一化後如圖1所示,當輸出功率增加時,A類放大器中的耗散減小。 在歐姆負載的最大輸出功率下達到最小耗散。 在這種情況下,功率耗散等於有用輸出功率,放大器的整體效率為50%。 上面的曲線適用於SE和BTL配置。 顯然,對於高功率放大器來說,A類放大器不是一個很有吸引力的類型。

B類放大器

放大器通過B類操作可以顯著減少功率耗散。 在B類放大器中,高側或低側晶體管在另一個器件關閉時導通電流,同時在純B類放大器中是沒有靜態電流的,因此靜態功率耗散值為零, 這樣,在任意時刻只有一個輸出晶體管在耗散功率:

A類放大器和B類放大器介紹

對於許多不同的負載相位φL,平均功率耗散PD 作為虛擬輸出功率Pv.的函數如圖2所示:

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圖2、B類放大器中的平均功率耗散是虛擬輸出功率的函數

從圖2可以看出,B類放大器的輸出級的功率耗散大大低於A類放大器,但是B類放大器操作是導致某些典型形式失真的原因。 最著名的是所謂的交叉失真,發生在有源輸出晶體管關閉而其他功率管打開的區域。 這會在輸出信號中產生高階諧波的噴霧式干擾。 另一個失真源是非線性B類電源電流對攜帶線性信號的節點的串擾。 最後,高側和低側信號路徑的增益差異主要導致偶次諧波失真。

通過使用具有較小靜態電流的更復雜的偏置系統,可以減少交叉失真。 輸出晶體管不完全關閉,而總是在交叉區域進行一個小的所謂剩餘(殘餘)電流的偏置,這時兩個晶體管都貢獻了類似於A類操作的輸出電流。 這種偏置狀態稱為AB類操作。 其功率耗散與B類相當,因為小靜止電流和剩餘(殘餘)電流對總功率耗散的貢獻很小。


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