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简述A类、B类、AB类和D类功率放大器的主要区别差异

  • 发布时间:2022-08-17 10:00:48
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功率放大器是一种电子放大器,主要的功能是增加给定输入信号的功率幅度。而根据放大器结合功率和信号的方式,功率放大器可以分为多个类别,比较常见的如简述A类、B类、AB类和D类功率放大器。

那么,A类、B类、AB类和D类功率放大器之间都有什么区别差异?在本文中,小编将详细说明它们的相关优势和劣势以及应用的不同之处,以帮助大家更好的加以理解。

当然,在了解它们之间的差异之前,以下亮点是需要注意的:

  1. 这些不是用于评估放大器质量的分级系统,而是对放大器拓扑结构的准确描述。每个类别都有各自的功能应用,但目标始终相同:即放大输入信号而不引入失真。
  2. 放大器类别因放大器而异,其效率和声音保真度取决于所使用的设计。在所有设计中,输出晶体管组,每个单独的小放大器,将它们的集体功率加在一起以提供放大器的最终输出。重要的是,不同的放大器类别会产生不同的热量。过多的热量会损坏放大器的输出信号和内部元件。

功率放大器

A类放大器

A类放大器是一个高保真放大器类。无论有没有输入信号,A类放大器的输出晶体管都以全功率运行。当没有信号时,晶体管的功率会转化为热量。当有信号时,电源从扬声器端子输出。

此外,每个A类输出晶体管都会放大信号交流波形的负电压和正电压部分,从而增加工作量并产生更多热量。A类放大器的工作效率为25%,其余75%的功率转化为热量。

由于没有会影响信号流的开启、关闭、加热或冷却循环,所以在A类放大器中将获得无失真的性能。此外,没有开关切换,这意味着没有感应高频干扰。纯A类放大器很少见且价格昂贵。

A类放大器

 

B类放大器

B类放大器通过将单个晶体管替换为通常称为“推挽”布置的两个晶体管来减轻每个输出级的工作量。在这两个晶体管中,一个晶体管放大信号交流波形的负电压部分,而另一个晶体管管理正电压。 

两者协同作用成为一个统一的输出。相比A类放大器,B类放大器效率更高,保真度低,但会产生更多失真。

B类放大器

 

AB类放大器

AB类放大器提供更高的保真度和效率。AB类放大器中的推挽式输出晶体管对的开启时间都超过一半,它们不会突然打开和关闭。每个放大器都有一个最佳偏置电流,可减少B类设计的交叉失真。

此外,AB类放大器的效率比A类放大器高出60%,并且比B类放大器的失真更小。AB类放大器是家庭影院和立体声放大器的实用且合适的选择。

AB类放大器

 

C类放大器

C类放大器的导通角小于180°,它通常在90° 左右,这意味着晶体管在输入信号的一半以上保持空闲状态。C类放大器效率高,但线性度差。

C类放大器

 

D类放大器

D类放大器不是数字设备,其大多数放大器电路将是严格模拟的。他们以几乎90%的高效率独占鳌头,可以产生非常高频率(通常超过100KHz)的直流电流脉冲。

这些直流脉冲通过放大输出晶体管,从而产生高功率输出。这是运行这些晶体管的最有效方式——在某些情况下效率高达90%,从而可以应用于各种音频设备。

 

G/H类放大器

G/H类提供比AB类放大器更高的效率,但它们在电源部分起作用,高输出功率需要高压电源。G类使用不止一个稳定的电源轨,而H类比G类还要高一个档次,因为它随时改变电源电压。

不过,G/H类放大器都需要相当复杂的电源,从而导致实现这些功能的成本更高。

设计要点

  • A类设计效率最低,但声音保真度最高。
  • B类设计效率更高一些,但有很多失真。
  • AB类设计具有功率效率和出色的声音。
  • C类设计具有高效率,但是线性度较差。
  • D类设计提供最高的效率,但不那么高保真。 

总结

放大器是射频和射频系统中必不可少的元件,可分为低噪声放大器、高增益放大器、中功率放大器和高功率放大器,按其结构和运行特点可分为A、AB、B、C、D类。

其中,A类放大器是具有高线性度的高增益放大器,用于小信号、低噪声;AB类放大器结合了A类放大器和B类放大器的优点,产生了更好的放大器设计;B类和C类放大器具有高功率效率和输出信号的高谐波含量,需要外部混频电路或滤波电路;D类放大器工作于脉宽调制,它将输入信号转换为脉冲流,主要应用于音频设备。

THE END

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