ClassA放大器如何对信号进行放大

前几章说的放大器其实都是针对小信号的放大器，ClassA、ClassB、ClassC、ClassD等几种是功率放大器，同时有些也会称ClassA为甲类放大器，ClassB为乙类放大器，为了统一名称，以后文章都是采用英文称呼。小信号放大器主要包括：共射极放大器、共基极放大器、共集极放大器，如果这种小信号放大器能够对信号进行完整放大，那就就可以称为ClassA放大器，这一期主要介绍ClassA放大器。

关键：ClassA放大器;

01ClassA放大器如何对信号进行放大

小信号放大器的输入信号幅度很小，而且输出的变化幅度也很有限，如图1-1(a)所示，Ic以及Vce在各自的静态工作点(ICQ、VCEQ)上、下有限的范围内变化，而ClassA放大器不同，如图1-1(b)所示，为了获得最大限度的功率输出，它的Ic以及Vce都“恨不得”都在各自的极限范围内进行变化，对于Ic来说，这个极限范围是0~Ic(sat);对于Vce来说，这个极限范围是0~Vce(cutoff)。

图1-1 小信号放大器与ClassA放大器的AC负载线

02ClassA放大器怎样才能获得最大输出信号

从图1-1(b)可以推断，如果Q点在 AC负载线的中间，则ClassA放大器可以获得最大的输出信号，在理想情况下，Ic可以从静态工作点ICQ变大到其饱和值Ic(sat)处，或变小到截止值0。如果输入信号的变化幅度超过一定范围，使得放大器进入饱和或者截止状态，则会出现图2-1所示的失真。

图2-1 ClassA放大器的失真

如果Q点偏离中央而趋向饱和区或者截止区，则会出现图2-2所示的饱和失真或截止失真——Q点偏饱和区时为饱和失真，Q点偏向截止区的为截止失真。

图2-2 Q点偏离中央造成饱和失真或者截止失真

功率放大器与小信号放大器一样，在对信号放大的同时需保证输出与输入的一致性。所以，把Q点放到AC负载线中央对于ClassA放大器来说可以获得最大的输出信号且避免失真。

如图2-3所示是其中一种ClassA放大器：

图2-3 ClassA放大器(共射极放大器)

图2-3从形式上看，其不过是共射极放大器的克隆版本，可以使用之前分析的共射极放大器进行分析，步骤如下：

静态工作点求解为：

可以通过式(1.2)和式(1.4)得到DC负载线上的静态工作点Q，如图2-4所示：

图2-4 直流等效电路以及DC负载线

需要注意的是，DC负载线和AC负载线是不一样的，因为DC负载线是针对直流等效电路分析得到的，DC负载在纵坐标Ic和横坐标Vce上的端点分别为Vcc/(Rc+Re)和Vcc，把这两个端点连接起来就可以形成DC负载线，静态工作点Q必然在DC负载线上的某处，在直流等效电路中，耦合电容视为断开，所以不用考虑输入信号和负载的影响，但是AC负载线就不同了，耦合电容把负载等连接到电路中，再分析工作点的状态自然就会有所不同，把AC负载线在纵坐标轴Ic和横坐标Vce上的端点分别称为Ic(sat)和Vce(cutoff)，如图2-5所示，可以计算：

其中，Rc||Rl表示C极电阻Rc和负载电阻Rl的并联总电阻，将数值带入即可算的：

那么式(1.7)和式(1.8)就可确定AC负载线的两个端点，于是可得到AC负载线，如图2-5所示，DC负载线和AC负载线必然相交于Q点。

图2-5 DC负载线与AC负载线

从图2-5来看，电路参数并没有能够让Q点落在AC负载线的中央，而是向饱和区偏离，对于ClassA放大器来说，它在大信号放大时很容易出现饱和失真，为了让ClassA完美工作，需要对影响Q点的器件参数进行调整。如果Q点落在图2-5所示的AC负载线的中央，那么新的Q点就要设置为AC负载线的两个端点值得一半，即：

说明改变IcQ可以让Q点上、下移动，从而使之落在AC负载线的中央，一般来说，可以通过改变e极电阻RE来影响IcQ——RE增大时ICQ减小，Q点向截止区移动;RE减小时ICQ增大，Q点向饱和区移动。