功率放大器

定义：功率放大器基本上用于增强输入信号的功率电平。功率放大器也被称为大信号放大器，为了在输出处获得大功率，所需的输入信号电压也必须大。

该晶体管在功率放大器中使用的是称为功率晶体管。

功率放大器的关键术语

• 收藏效率：效率基本上是通过在输出处将直流电转换为交流电的能力来衡量的。这是交流输出功率与直流输出功率之比从供应。
• 功耗容量：它被定义为散发所产生热量的能力通过操作期间的设备。随着功率晶体管设计用于处理大电流，它以快速速率加热。因此，有必要消散其中产生的热量。
• 失真:失真可定义为从输入输出中发生的更改操作过程中。始终建议具有无畸形的输出。

功率放大器的阶段:

为了提供必要的功率放大，功率放大器包括以下三个阶段，如下所示:

第1阶段：电压放大级由于换能器开发的输入信号值很低，而输出信号需要较高的值，所以输入信号在功率放大器的第一级被放大。

在这里，我们使用了两个电压放大器的阶段，以便将低值输入放大到所需的水平。

第2阶段：驱动程序阶段：从电压放大器获得的放大电压被馈送到驱动器级以提供最大功率增益并促进阻抗匹配。

第三阶段:输出阶段这个阶段主要由功率放大器组成，负责将最大的功率传递到输出设备。

功率放大器的分类

功率放大器被分类为不同的类，其示出了相对于施加的输入信号的输出信号的变化。

A类

在这类功率放大器中，输出电流整体流动，输入周期的360‰。它只运作在线性区域因此选择了作为操作点的负载，这为我们提供了精确的输出作为输入。

这里，最大可能的效率是50％。当我们只是想要无失真输出时，使用此类。

在整个输入信号中，晶体管保持正偏压模式。在这类晶体管中，晶体管一直处于有源模式，这导致产生过多的热量，从而导致效率降低。

让我们来看看电路图和A类放大器的基本操作：

当在CE模式下操作的晶体管的基座端子处施加输入电压时，它导致基极电流的变化，I中的这种变化_B.在收集器电流中产生类似的变化，并且输出横跨负载。

施加的输入使集电极电流从最大值到最小值波动，从而使Q点沿着负载线移动。

优势：

• 它提供了无畸形的放大。
• 小信号可以放大。

缺点：

• 收集器效率低。
• 输出功率低。
• 由于产生过多的热量，需要散热器，这使得它们昂贵和笨重。

B类

在这种类型中，晶体管以这样的方式偏置电流仅在正半输入周期期间流动。在这两个互补晶体管中，使用，其接收相等幅度但相对的输入信号。

当输入施加在变压器的次级的中心时，它产生相反相位的两个相同的信号，并且两个晶体管由这两个输入信号驱动。

现在操作进一步讨论：

当V₁播放，v₂负的，导致Q1导通Q2进入关闭模式。当Q1的集电极电流增加时，它产生输入信号的一半为正。

当V₁变成负面和v₂变为正，Q2自动启动，Q1进入OFF模式。当Q2中的集电极电流增加时，它会产生另一半的电压信号。

因此，两个晶体管的该操作产生了一个在输出时完整的正弦波。

当没有任何输入信号时，晶体管都进入关闭模式，没有电流产生。这就防止了晶体管不必要的工作，从而减少了器件过热的机会。

B类的工作导致交叉失真因为我们知道晶体管需要0.7V的电压以启动其导通，因此晶体管不会高于0.7V。这意味着波的部分不会在导致输出失真输出的输出中再现。

调用零交叉失真交叉失真。

优势：

• 它比A类功放效率更高。
• 甚至由于推挽机构而避免了谐波。

缺点：

• 它会导致交叉失真。
• 由于耦合变压器的存在，增加了成本和尺寸。

AB.

它是a类和B类功率放大器的组合。这门课基本上介绍了消除B类中发生的交叉失真。

在这种类型中，导通角则介于﮲180年到360年之间﮲。在这里，晶体管偏置是这样一种方式，工作点Q位于接近截止电压。

集电极电流在输入周期的一半以上流动，这意味着它只在输入周期的正极部分导电。对于负半周的一小部分，当输入电路变成正向偏置。

但是当晶体管反向偏置时，导电在负半周期的一小部分停止。

它的效率介于50％至60％

优势：

• 它消除了交叉失真。
• 它比B类更便宜

缺点：

• 效率低。
• 在输出端有可能存在直流分量。

C类

这类功率放大器旨在提供最高效率80％。这些都是偏见的方式运作的不到180﮲输入信号,但提供了完整的输出信号的共振频率调谐电路。

这类放大器在固定频率下显示有限的使用。该类中的失真较高，因此它不适用于音频应用。

集电极电流小于输入信号的半周。晶体管保持空闲并且在输入周期的一半以上不导电。

优势：

• 功率放大器提供更高的效率。
• 系统的物理大小很小。

缺点：

• 这对于音频应用程序来说并不好。
• 功率放大器的线性度很低。

类D

当我们必须操作数字或脉冲型信号时基本上使用。理论上，它提供超过90%电流通过晶体管时的效率。

优势：

• 高效率。
• 功耗低。

坏处：

• 复杂的系统设计。

通过使用D类技术，放大器可以向负载提供数百瓦。其更高的效率提供了具有良好音质的强大放大器。