A類功率放大器的概念及電路分析

眾所周知，功率放大器電路用于提供高功率以驅(qū)動揚(yáng)聲器等負(fù)載，功率放大器一般共計工作模式進(jìn)行分類，工作模式是輸入周期的一部分，在該部分期間集電極電流預(yù)計會流動。而在此基礎(chǔ)上，功率放大器可以分為以下幾類：

• A類功率放大器
• B類功率放大器
• C類功率放大器
• AB類功率放大器
• D、E、G、S、T類功率放大器(開關(guān)功率放大器)

通常情況下，功率放大器(大信號)用于音頻放大器系統(tǒng)的輸出級以驅(qū)動揚(yáng)聲器負(fù)載。典型揚(yáng)聲器的阻抗介于4Ω和8Ω之間，因此功率放大器必須能夠提供驅(qū)動低阻抗揚(yáng)聲器所需的高峰值電流。

在本文當(dāng)中，小編簡單來介紹下A類功率放大器的原理、電路圖和應(yīng)用特點(diǎn)。

A類功率放大器的概念

如果在輸入信號的整個周期內(nèi)集電極電流一直流過，則該功率放大器稱為A類功率放大器，它較少用于更高功率的輸出級，因為它的效率很差。

A類放大器偏置偏置的目的是通過使信號波形脫離晶體管輸入特性為非線性的0v至0.6v區(qū)域，從而使放大器相對無噪聲。

A類功率放大器的電路

A類放大器設(shè)計產(chǎn)生了良好的線性放大器，但放大器產(chǎn)生的大部分功率以熱量的形式浪費(fèi)掉了。由于A類放大器中的晶體管一直處于正向偏狀態(tài)，即使沒有輸入信號，也很少有電流流過它們，這是其效率低下的主要原因。直接耦合A類功率放大器的電路圖如下圖所示：

上圖所示的電路是一個直接耦合的A類放大器，使用變壓器耦合負(fù)載到晶體管輸出的放大器稱為直接耦合放大器。使用變壓器耦合技術(shù)，可以在很大程度上提高放大器的效率。耦合變壓器在負(fù)載和輸出之間提供了良好的阻抗匹配，這是提高效率的主要原因。

通常，電流流過集電極電阻負(fù)載，這會導(dǎo)致其中直流電源的浪費(fèi)。結(jié)果，該直流電源以熱量的形式消散在負(fù)載中，并且它不貢獻(xiàn)任何輸出交流電源。因此，不建議將電流直接通過輸出設(shè)備(例如：揚(yáng)聲器)。

出于這個原因，通過使用合適的變壓器將負(fù)載耦合到上述電路中的放大器來完成特殊操作。

另外，該電路具有分壓電阻R1和R2、偏置和發(fā)射極旁路電阻Re，用于電路穩(wěn)定。發(fā)射極旁路電容器CE和發(fā)射極電阻器Re并聯(lián)以防止交流電壓。輸入電容器Cin(耦合電容器)用于將交流輸入信號電壓耦合到晶體管的基極，并阻止前一級的直流。

降壓變壓器具有合適的匝數(shù)比以將高阻抗集電極耦合到低阻抗負(fù)載。

A類放大器的阻抗匹配

阻抗匹配可以通過使放大器的輸出阻抗等于負(fù)載的輸入阻抗來實現(xiàn)，這是傳輸最大功率的一個重要原則(根據(jù)最大功率傳輸定理)。這里阻抗匹配可以通過選擇初級的匝數(shù)使其凈阻抗等于晶體管輸出阻抗和選擇次級的匝數(shù)使其凈阻抗等于揚(yáng)聲器輸入阻抗來實現(xiàn)。

A類功率放大器的輸出特性

從下圖中可以觀察到Q點(diǎn)恰好位于交流負(fù)載線的中心，并且晶體管在輸入波形中的每個點(diǎn)都導(dǎo)通。A類功率放大器的理論最大效率為50%。

在實際實踐中，使用電容耦合和電感負(fù)載(揚(yáng)聲器)，效率可能會降低至25%，這意味著放大器從電源線汲取的75%的功率被浪費(fèi)了。大部分浪費(fèi)的功率以有源元件(晶體管)上的熱量形式損失。因此，即使是中等功率的A類功率放大器也需要大電源和大散熱器。

A類功率放大器的優(yōu)缺點(diǎn)

A類放大器的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾個方面內(nèi)容：

由于輸入信號的輸出精確副本，它具有高保真度。

改善了高頻響應(yīng)，因為有源設(shè)備是全時開啟的，即不需要時間來開啟設(shè)備。

沒有交叉失真，因為有源器件在輸入信號的整個周期都導(dǎo)通。

單端配置可以在A類放大器中輕松實用地實現(xiàn)。

A類放大器的缺點(diǎn)包括以下幾個方面內(nèi)容：

由于大功率電源和散熱片，A類放大器價格昂貴且體積龐大。

效率很差。

由于變壓器耦合頻率響應(yīng)不是很好。

A類功率放大器的應(yīng)用

A類放大器更適合戶外音樂系統(tǒng)，因為晶體管可以再現(xiàn)整個音頻波形而不會被切斷。因此，聲音非常清晰且更線性，也就是說，它包含的失真程度要低得多。

A類放大器通常很大很重，每瓦輸出產(chǎn)生近 4-5瓦的熱能。因此，它們運(yùn)行非常熱，需要大量通風(fēng)，所以它們對于汽車來說根本不是理想，在家庭日常使用中也很少被接受。

總結(jié)

以上就是關(guān)于A類功率放大器原理、電路圖和應(yīng)用等相關(guān)內(nèi)容，可以看出，由于效率低，而且耗能比較多，因而A類功率放大器在實際應(yīng)用中并不多見。