功率放大器总结

功率放大器

微电子1101

张涵予

A类（甲类）功率放大器

1.原理

A类(甲类)放大器，是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器。可认为它是一种良好的线性放大器。A类功放输出级中两个（或两组）晶体管永远处于导电状态，也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流，并使这两个电流等于交流电的峰值，这时交流在最大讯号情况下流入负载。当无讯号时，两个晶体管各流通等量的电流，因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压，故无电流输入扬声器。当讯号趋向正极，线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流，下方的输出晶体管则相对减少电流，由于电流开始不平衡，于是流入扬声器而且推动扬声器发声。

2.应用

当对效率要求不高的时候，大多数小信号线性放大器会设计成A 类（甲类），即输出级元件总是处于导通区。这类放大器最常用于小信号级或低功率（例如驱动耳机）应用中。A类功放是重播音乐的理想选择，它能提供非常平滑的音质，音色圆润温暖，高音透明开扬3.优、缺点

A类功放的工作方式具有最佳的线性，每个输出晶体管均放大讯号全波，完全不存在交越失真，即使不施用负反馈，它的开环路失真仍十

分低，由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。电路简单，调试方便

A类功放放最大的缺点是效率低，因为它的效率低，供电器一定要能提供充足的电流。一部25W的A类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。所以A类机的体积和重量都比AB类大，这让制造成本增加，售价也较贵。一般而言，A类功放的售价约为同等功率AB

类功放机的两倍或更多。

A类功率功放发热量惊人，因为无讯号时仍有满电流流入，电能全部转为高热量。当讯号电平增加时，有些功率可进入负载，但许多仍转变为热量。为了有效处理散热问题，A类功放必须采用大型散热器。

B类（乙类）功率放大器

1.原理

B类功放放大的工作方式是当无讯号输入时，输出晶体管不导电，所以不消耗功率。当有讯号时，每对输出管各放大一半波形，彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大，在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真，因此形成非线性。在乙类（B类）中，有两个（组）输出器件分别放大正负半周，每一个都精确地在输入信号的180度（或半周期）时交互导通。

2.应用

一般用于宽带大功率放大或集成电路输出级放大.

3.优、缺点

B类（乙类）功率放大器其特点是效率较高，B类功放的效率平均约为75%，产生的热量较A类机低，容许使用较小的散热器。

B类（乙类）放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是"交越失真"较大。因为在讯号非常低时失真十分严重，所以交越失真令声音变得粗糙。

AB类（甲乙类）功率放大器

1.原理

甲乙类（AB类）放大器在甲类（A类）与乙类（B类）的一种折衷，它改善了小信号输出的线性度;导通角在180度以上

2.应用

由于他们有较高的效率，通常用于低频放大器（如音频和hi-fi）中。或者也用于其它线性度和效率都很重要的设计（手机，蜂窝发射塔，电视发射台）也被广泛应用于家庭、专业、汽车音响系统中。

3.优、缺点

与前两类功放相比，AB类功放可以说在性能上的妥协。AB类功放通常有两个偏压，在无讯号时也有少量电流通过输出晶体管。

它在讯号小时用A类工作模式，获得最佳线性，当讯号提高到某一电平时自动转为B类工作模式以获得较高的效率。普通机10瓦的AB类功放大约在5瓦以内用A类工作，由于聆听音乐时所需要的功率只有几瓦，因此AB类功放在大部分时间是用A类功放工作模式，只在出现音乐瞬态强音时才转为B类。这种设计可以获得优良的音质并提高效率减少热量，是一种颇为合乎逻辑的设计。有些AB类功放将偏流调得甚高，令其在更宽的功率范围内以A类工作，使声音接近纯A类机，但产生的热量亦相对增加

C类（丙类）功率放大器

1.原理

C类放大器常称为高功率射频（RF）放大器。丙类（C类）设计成在输入信号不足180°时导通。信号由调谐电路还原为近似正弦形状，同时效率这类功放较少听说。

2.应用

因为它是一种失真非常高的功放，只适合在通讯用途上使用

3.优、缺点

C类机输出效率特高，比甲类（A类）、甲乙类（AB类）或者乙类（B 类）放大器都高很多，但不是HI-FI放大所适用。

线性度不好，但是对于单个频率功率放大器来说这并不重要。

丁类（D类）功率放大器

1.原理

D类放大器是一种将输入模拟音频信号或PCM数字信息变换成PWM(脉冲宽度调制)或PDM(脉冲密度调制)的脉冲信号,然后用PWM或PDM的脉冲信号去控制大功率开关器件通/断音频功率放大器，也称为开关放大器。放大器使用开关来达到很高的功耗效率（在现代设计中大于90%）。通过允许每个输出器件完全导通或关断，能量损失达到最小化。

2.应用

D类功放集成块音色音质很好，不过它们现在还只应用在汽车音响中，一些有兴趣的DIY高手把它们改制到了家用音响中。

3．优、缺点.

1、能量转换效率极高，体积小，可靠性高。耗电量仅为同功率等级模拟放大器的三分之一。其电源实际使用效率可以高达90%以上，节约能源，也符合环保要求。由于D类功放极高的效率，半导体器件的温升明显减小，失真率也就显著减小。

2、可连接的最低负载阻抗可以很低，并且无论负载阻抗高低而电源转换效率基本保持不变。

3、高、中、低频无相对相移，声音清晰透明，声像定位准确。由于采用无负反馈的16放大电路、数字滤波器等处理技术，可以将输出滤波器的截止频率设计得较高，从而保证在20Hz~20kHz内得到平坦的幅频特性和很好的相频特性。

4、瞬态响应好，即“动态特性”好。由于它不需传统功放的静态电流消耗，所有能量几乎都是为音频输出而储备，加之无模拟放大、无负反馈的牵制，故具有更好的“动力”特征。由于D类功放采用的FET管导通的时候，Vds的压降极小，故D类功放的输出音频电压最大幅度接近于供电电压。而线性功放，由于静态偏置和Vces的影响，输出音频最大电压幅度是和供电电压还有一定差距，在低压系统中，这个现象更加明显。

5、无过零失真。传统功放一般都存在由于对管配对及各级调整不佳产生的过零、交越失真。

6、直接接收CD、DVD等数字音源输出的同轴或光纤数字音频信号，可以直接以数字信号的方式进行放大，体现了与数字音源的完美结合。

7、适合于大批量生产。产品的一致性好，生产中无需调试，可靠性好，只要保证元器件正确安装即可。