B类放大器的概念、工作原理及应用

在电子产品中，放大器电路最常用于音频设备以增强输入信号，现在有不同类型的放大器可用，可根据不同的考虑因素进行分类，例如级数、输入信号、输出、偏置条件、频率范围、晶体管配置和耦合方法。

放大器根据工作模式进行分类，可以分为A类放大器、B类放大器、C类放大器、D类和AB类放大器。其中，等级是应用于不同功率放大器的字母符号，以表示性能和特性。本文将简单介绍B类放大器及其B类放大器理论推导、电路及应用特点。

B类放大器的概念

只要集电极电流(Ic)仅在输入信号的正半周期内提供，则称为B类放大器。这是一种功率放大器，它使用两种互补类型的晶体管(PNP和NPN)来传导i/p信号的半周期。所以这个放大器的导通是180°。当其中一个互补晶体管正偏时，另一个晶体管将被关闭，因此它将传导正信号。

类似地，当晶体管为负偏置时，它将传导一个负信号，因此正晶体管将被关闭，负晶体管将被打开，这些交替的两个互补晶体管导致输出信号中的交叉失真。但是，这种交替切换会产生低热量并将效率提高到78%，因此它可以用于电池供电的设备。

B类放大器效率的计算

B类放大器效率可以使用以下公式计算：

%效率 = Po(ac)/Pi(dc) x 100 % = [pi/4] x [VL(p)/VCC] x 100 %

在该放大器中，峰值电压越大，电路效率越高，一旦VL(p)=VCC达到最大值，则该最大效率表示为：

最大效率 = [pi/4] x 100% = 78.5%

变压器耦合B类放大器电路

B类功率放大器的效率比A类高，因为在B类放大器中，没有直流基极偏置电流，因为它的静态电流(IQ)为零，因此直流功率非常小。在B类放大器中，晶体管被偏置到截止，因此当没有i/p信号时，晶体管没有功耗。因此，这为变压器耦合B类放大器提供了比A类电路更高的效率。变压器耦合B类放大器的电路图如下所示：

该电路可以通过使用两个相同的晶体管(如T1和T2)来配置，这两个晶体管的基极端子简单地连接到中心抽头的i/p变压器 (Tr1)，而发射极端子短路，集电极端子使用Tr2变压器连接到VCC。这种B类推挽放大器电路的布置可以与A类推挽放大器类似，除了A类中的偏置电阻外，B类在截止区域使用偏置晶体管。

B类放大器工作原理

在上面的电路图中可以看到，像Tr1和Tr2这样的变压器都是中心抽头的。在输入端，没有信号被施加，那么两个晶体管都将处于截止区域，因此没有电流流过集电极端子。当不使用来自VCC的电流时，就不会浪费功率。

一旦输入信号被施加到电路，然后它被提供给Tr1变压器，然后它将信号分成两个单独的信号。这两个信号彼此相差180°。这些信号直接提供给两个T1和T2晶体管。对于上半周期，T1晶体管的基极端子将变为正，电流流过集电极。

与此同时，T2晶体管具有较低的 (-Ve) 半周期，这会将T2晶体管移动到截止区域，因此没有电流流过集电极端子。输出波形如下所示。因此，对于上 (+ve) 和下 (-ve) 周期，每个晶体管都将交替导通。Tr3 输出变压器用于连接两个电流，产生几乎精确的o/p波形。

关于交叉失真

每当晶体管在输入信号的幅度增加到高于0.7V之后立即开始导通，那么幅度低于0.7V的输入信号区域将不存在输出信号，这称为交叉失真。交叉失真波形如下图所示，在此图中可以注意到低于0.7V的输入波形区域不在o/p波形内：

B类放大器的优缺点

B 类放大器的优点包括以下几方面内容：

与A类放大器相比，效率更高。

当不需要中心抽头变压器时，可以简单地降低成本和重量。

不需要等效和相反的输入信号电压。

较小的常设偏置电流。

无信号时的功耗可忽略不计。

用于非常强大的输出。

放大器内的推挽系统消除了AC o/p信号中的偶次谐波。

输出内没有直流分量。

B类放大器的缺点包括以下几个方面内容：

会产生交叉失真。

与A类放大器相比，失真更大。

电流供应将通过信号改变，因此需要稳定的供应。

要获得两个具有相同特性的互补晶体管是非常困难的。

需要正负电压电源。

无需自偏置。

当变压器连接到这个放大器电路时，尺寸和成本会增加。

变压器耦合会引起输出内部的振动，因此会影响频率响应。

B类放大器的应用

B类放大器的应用包括以下几个方面内容：

主要用于低成本电路设计。

与A类放大器相比，这些放大器更加重要。

如果信号电平低，B类放大器主要会出现失真。

主要用于两个互补晶体管，如双极和FET。

总结

以上就是关于B类放大器理论推导、电路及应用特点等相关内容。其实，在PA系统和音频功率放大器等大功率应用中，这些设计优于A类放大器设计。与A类放大器类似，一种方法用于提高B类推挽式放大器的电流增益，那就是使用达林顿晶体管对代替其输出电路中的单个晶体管。