一文读懂A、AB和C类放大器的工作原理

在电子学中，放大器是最常用的电路器件，具有巨大的应用可能性。在音频相关的电子学中，前置放大器和功率放大器是两种不同类型的放大器系统，用于声音放大相关目的。

本文主要介绍A、B和AB类功率放大器

放大器按导通角分类

使用字母的放大器的分类

根据其规格，放大器被分配不同的字母或字母表，代表他们的类。有不同类别的放大器，从A，B，C，AB，D，E，F，T等开始。在这些类别中，最常用的音频放大器类别是A，B，AB，C。其他类别是现代放大器，它们使用开关拓扑和PWM(脉宽调制)技术来驱动输出负载。有时，传统类的改进版本被分配一个字母，以将它们分类为不同的放大器类，例如G类放大器是B类或AB类放大器的修改放大器类。

下面，我们将演示A类、B类和AB类的传统功率放大器，并演示广泛用于开关设计的D类放大器。这些类不仅用于功率放大器，还用于音频放大器电路。

A类放大器

A类放大器是最常见的放大器拓扑类型，因为它们在其放大器设计中仅使用一个输出开关晶体管(双极性、FET、IGBT等)。该单输出晶体管围绕其负载线中间的Q点偏置，因此永远不会被驱动到其截止或饱和区域，从而允许其在整个输入周期的360度内传导电流。360度导通角意味着放大器设备在整个时间内保持活动状态，并使用完整的输入信号。下图显示了一个理想的A类放大器。

优点

"A"类放大器被认为是最好的放大器设计类别，主要是因为它们在设计得当时具有出色的线性度、高增益和低信号失真水平。

尽管出于热电源的考虑，A类放大器很少用于高功率放大器应用，但它可能是这里提到的所有放大器类别中声音最好的，因此用于高保真音频放大器设计.

A类放大器还易于构建，具有单器件元件和最少的器件数量。

缺点

为了实现高线性度和增益，A类放大器的输出级始终偏置"ON"(导通)。由于这种永不关断特性，A类放大器具有高功率损耗。

由于A类放大器具有高功率损耗使其效率非常低，约为30%，这使得它们对于高功率放大是不切实际的。

此外，由于具有高线性度，A类放大器可提供失真和噪声。电源必须相应地调整尺寸并进行良好的滤波，以避免任何放大器嗡嗡声和噪声。因此，由于A类放大器的效率低和过热问题，已经开发出更高效的放大器类。

B类放大器

B类放大器与A类放大器略有不同，它是使用两个有源器件创建的，这些器件传导实际周期的一半，即180度的周期。两个器件为负载提供组合电流驱动。

当输入信号变为正时，正偏置晶体管导通，而负晶体管则切换为"OFF"。同样，当输入信号变为负值时，正晶体管切换"OFF"，而负偏置晶体管打开"ON"并传导信号的负部分。因此，晶体管只传导一半的时间，无论是在输入信号的正半周期还是负半周期。

放大器的这种推挽式设计显然比A类更有效率，约为50%，但B类放大器设计的问题在于，由于晶体管死带的输入基极电压范围为-0.7V至+0.7，因此会在波形的过零点产生失真。

基极电压：它需要大约0.7伏的基极发射极电压才能使双极晶体管开始导电。然后在B类放大器中，输出晶体管在超过该电压之前不会"偏置"到"ON"工作状态。

优点

每个器件在半个周期内接通或变为活动状态，因此效率得到提高

缺点

由于基极电压0.7 V的存在，窗口内的波形部分将无法精确再现，使B类放大器不适合精密音频放大器应用。

为了克服这种过零失真(也称为交越失真)，开发了AB类放大器。

AB 类放大器

顾名思义，AB类放大器是我们上面看到的"A类"和"B类"类型放大器的组合。AB类功放是目前最常用的音频功放设计类型之一。

它具有与两个有源器件相同的配置，它们在一半的周期内单独导电，但每个器件偏置不同，因此它们在不可用的矩(交叉矩)期间不会完全关闭。每个器件在完成正弦波形的一半后不会立即离开导通，而是在另一个半周期内传导少量输入。使用这种偏置技术，可以大大减少盲区期间的交越失真.

因此，在AB类放大器设计中，每个推挽式晶体管的导通周期略高于B类的半个导通周期，但远小于A类的整个导通周期。

优点

这种由串联二极管或电阻器提供的小偏置电压的优点是克服了B类放大器特性产生的交越失真

此外，需要以完全相同的额定值仔细选择二极管，并且需要放置在尽可能靠近输出器件的位置。在某些电路结构中，设计人员倾向于增加小值电阻，以在器件两端提供稳定的静态电流，从而最大限度地降低输出端的失真。