功率放大器类概述

功率放大器

功率放大器是众多设备的重要组成部分，从消费电子产品到移动产品，以及许多其他系统。功率放大器可能需要支持从音频到高GHz的频率范围，放大值和功率范围很广。设计者可以选择在模拟系统中提供高保真放大的功率放大器ic，而不是使用单个晶体管的离散放大器设置。

各种功率放大器的输出级的配置和操作有明显的区别，选择功率放大器可能比匹配功率输出和放大值与您的规格更复杂。功放类是指各种功放电路的整体运行特性，而不是指特定的电路设计或拓扑结构。在选择模拟系统中使用的组件时，一定要花时间了解功率放大器类。

功率放大器类

所有功率放大器的设计目的都是通过从外部源提供功率来增加输入信号的功率。放大器的输出功率必须足够大，以在预期的工作频率(可以是直流电)下驱动被设计的负载。当与电压/电流放大器相比，功率放大器意味着直接驱动负载，它通常被用作信号链的最后一块。在许多使用电压/电流放大器的应用中，通常涉及到预放大步骤，以确保输入信号馈送到功率放大器具有必要的强度、带宽和信噪比(信噪比)．

从最简单的意义上说，所有现代功率放大器都是作为调制器电路构建的。输入信号用于调节从外部电源获得的功率，支持电路设计用于调节该功率如何传递到负载。

功率放大电路块

并非所有的功率放大器设计都是相同的，在为您的特定应用选择放大器电路之前，了解各种功率放大器类别之间的区别是很重要的。各种功率放大器类别的选择基于它们用于源的信号和放大器电路的驱动方法。

模拟功率放大器

放大器的种类通常分为两大类:模拟功率放大器和数字(PWM)功率放大器。第一类功率放大器通过控制输出信号相对于输入信号的导通角来工作。导通角可以认为是功率放大器晶体管处于ON状态时输出波形的持续时间。例如，如果晶体管在整个工作期间都是ON的，传导角就是360°。A类、B类、AB类和C类放大器属于这一类。

PWN-Driven功率放大器

第二类功率放大器的用途脉宽调制用数字驱动电路在开和关状态之间切换。这些功率放大器通常被称为开关放大器;D、F、G、I、S和T类属于这一类。PWM放大器类不限于下面提到的那些，还有其他放大器类本质上执行相同的功能，只是配置上有微小的差异。

模拟信号	PWM驱动
A类	类D
AB类	F类
B类	类克
C类	课上我
	类的年代

A类

A类功率放大器只使用一个开关晶体管设计。晶体管类型(是机器,IGBT,场效应晶体管)取决于预期的最终用途应用程序。这些是具有高增益和360°传导角的线性放大器。其结果是高频信号的高效放大，因为只要晶体管在线性范围内工作，信号失真水平就非常低。缺点是由于过热(传导损失)而降低效率。由于晶体管总是处于ON状态，即使没有输入信号，也会产生大量的热量，效率可能很低。

B类

B类功率放大器试图通过使用两个互补的晶体管放大整个波形来解决A类放大器中的加热问题。每个晶体管的导通角为180°，也就是说，在输入信号持续时间的一半时间内，两者都保持ON状态。一个晶体管在模拟波形的正半周期内导通，而另一个晶体管在负半周期内导通。

理论上，B类放大器可以达到75%的效率，然而，由于两半波形的叠加，存在一个交叉区，在那里有少量的失真。这是由于在晶体管整流阈值以下出现死区所致。

B类功率放大器交叉失真

在输出波形中测量的0伏附近发生交叉失真。

AB类

顾名思义，这种配置是a类和B类功率放大器的混合。它解决了过热导致效率降低的问题。它通过使用二极管和电阻的组合来提供偏置电压，同时降低了B类功率放大器中存在的交叉失真。AB类放大器的效率一般在50%到60%之间。

C类

与上述其他功率放大器相比，C类放大器的效率最高，但线性范围最低。C类功放的导通角小于90°。因此，这些放大器不适合音频放大，因为小的传导角导致更多的失真。C类放大器具有调谐负载，在抑制其他频率的同时增强一个频率。这使得C类放大器适用于高频无线电信号放大和振荡器等应用。

从A类放大器到C类放大器的发展过程中，我们可以看到这些放大器的传导角稳步下降，如下所示。

B类功率放大器交叉失真

类D

这是一个使用PWM开关的非线性放大器。理论上，它可以达到100%的效率。D类放大器需要比其他放大器小得多的功率变压器，因为PWM允许在相当高的频率放大。他们是理想的应用需要大功率放大在一个小的包，如在功率放大器无线协议．D类放大器的一个改进的替代方案是T类放大器，这两类放大器经常相互比较。

F类

F类放大器使用一组谐波谐振器(高q并行LC电路)以提高输出功率，并提供高效率。谐振器电路系列允许输入调制信号在某些基频的倍数处产生谐波成分。随着更多的谐波成分加入到放大器的输出信号链中，放大器电路的效率提高了(理论上至少90%)，由于这些谐波成分的叠加，输出接近真正的方波。

类克

这类功率放大器是对传统的AB类放大器的改进。当输入信号变化时，G类放大器在不同电压下的多个电源轨道之间自动切换。H类放大器也是G类放大器的一个变体，除了它们使用无限可变的模拟电源轨。连续开关的使用减少了晶体管导通通道中的功率损耗。

课上我

I类放大器有两组互补的输出开关电路堆叠在一个平行的推拉配置中，类似于桥接电路。基本概念与B类放大器相同:一个器件在正半周是有源的，而另一个在负半周是有源的。在输入信号的过零点处，开关装置同时打开和关闭PWM驱动占空比是50%。

类的年代

S类功率放大器类似于D类功率放大器。sigma-delta调制器用于将输入模拟信号转换为方波，类似于轨道运放或放大器施密特触发器．这些数字脉冲然后被放大到所需的功率输出水平。当这个信号被传递到输出端时，一个高q的带通滤波器被用来在所需的频率上解调，这将在理想的情况下留下一个集中在带通滤波器谐振处的单频分量。