放大器是最常用的線性電路。由於(yu) 放大器的種類很多,因此我們(men) 將它們(men) 分為(wei) 不同的類型,以便區別。按照放大器中晶體(ti) 管的導通方式來分,主要可以分為(wei) A類、B類、AB類、C類、D類、E類以及F類(也有叫甲乙丙丁的)。
A類放大器
如上圖,A類放大器是連續導通的,其放大作用在正弦波的整個(ge) 360度中都是起作用的,即對於(yu) 任何輸出波形,其輸出級的晶體(ti) 管始終處於(yu) 導通狀態。
B類放大器
B類放大器的晶體(ti) 管隻在半個(ge) 周期或者說正弦波的180度內(nei) 導通,看上圖,這樣的放大器看似沒有什麽(me) 用處,因為(wei) 它導致了信號的失真。不過,如果你將兩(liang) 個(ge) 晶體(ti) 管結合起來使用,一個(ge) 用來放大正半周,另一個(ge) 用來放大負半周,然後再將兩(liang) 者組合起來,那個(ge) 整個(ge) 波形就都得到了放大。這樣的放大器稱做推挽式放大器。
像B類放大器這種設計的好處是電路的效率更高,不過此類放大器在正弦波過零點的附近會(hui) 導致信號的交越失真,這是由於(yu) 晶體(ti) 管不可能精確地在零點位置上導通和關(guan) 閉。為(wei) 了去掉交越失真,人們(men) 設計了AB類放大器,它容許晶體(ti) 管在輸入正弦波信號高於(yu) 180度導通,它容許小電流不間斷地流動,其結果是失真基本消除但效率較低。
C類放大器
C類放大器用於(yu) 射頻信號,且通常是功率放大器。它們(men) 隻容許晶體(ti) 管在輸入正弦波信號的不到180度內(nei) 導通,通常在90度到150度的範圍。它產(chan) 生的失真極大,然而由於(yu) 這種放大器的輸出級是由電感器和電容器構成的LC調諧電路,它諧振在工作頻率上,因而可以消除失真。這類放大器具有極高的效率。
在C類放大器中,MOS管起著開關(guan) 的作用,由輸入信號來開通和關(guan) 斷,如圖所示,當MOS管導通時,電容會(hui) 充電到直流電源的電壓,與(yu) 此同時,電流流過電感,在其周圍建立一個(ge) 磁場。當晶體(ti) 管關(guan) 斷時,電感和電容開始交換能量,並在這個(ge) LC電路中建立起一個(ge) 頻率為(wei) 諧振頻率的振蕩。這就是所謂的儲(chu) 能電路,於(yu) 是儲(chu) 存在儲(chu) 能電路中的能量產(chan) 生出一個(ge) 放大的正弦波輸出。
換一種方式來看,晶體(ti) 管開關(guan) 使輸入失真,產(chan) 生的脈衝(chong) 波形富含諧波,但儲(chu) 能電路起到了帶通濾波器的作用,它隻讓基波通過,而諧波被濾掉了。
D類放大器
D類放大器是一種特殊的放大器,準確的來說它不是一種真正的線性放大器,它是由晶體(ti) 管開關(guan) 組成的。如上圖所示,這種放大器對輸入的模擬信號進行斬波,得到不同寬度的高頻脈衝(chong) ,這個(ge) 過程叫做PWM脈寬調製。
要放大的正弦波音頻信號同一個(ge) 高頻三角波一起,被送到比較器的輸入端,當三角波和正弦波值相等時,比較器的輸出就會(hui) 發生切換,由此產(chan) 生的PWM信號再被反饋到MOS管開關(guan) ,以使信號更大。然後,這個(ge) 高振幅的輸出通過一個(ge) 電容和電感構成的低通濾波器進行濾波,變回模擬信號。
大多數D類放大器是音頻放大器,它們(men) 的負載是喇叭。在功率低於(yu) 幾瓦的時候,所有電路都是做成集成電路的,而對於(yu) 大功率的時候,MOS管較大,需要做成插件的形式。
此類放大器的最大優(you) 點在於(yu) ,同樣的輸出功率下,它們(men) 更為(wei) 高效。AB類的效率可能隻有百分之二十到三十,而D類放大器可以超過百分之九十。這意味著此類放大器體(ti) 積較小,耗電更少,發熱較少。並且非常適合於(yu) 便攜式設備,如手機和MP3等。
E類和F類是特殊的開關(guan) 放大器變種,隻適用於(yu) 射頻場合,跟C類放大器一樣,它們(men) 也使用LC電路來濾除它們(men) 自己產(chan) 生的諧波,並且非常高效。