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功率放大电路的四种类型,特点详解-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2025-01-06 

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功率放大电路的四种类型,特点详解-KIA MOS管


功率放大电路原理

功率放大电路的主要功能是放大信号的功率,以满足直接驱动负载的需求,如驱动扬声器发声、驱动电机等。


功率放大电路的工作原理基于放大器管件(如晶体管、场效应管等)的放大功能,将输入信号的功率放大到所需的输出功率。放大器是功率放大电路的核心部件,负责将输入信号进行放大,而电源则提供所需的电能,保证放大器能够正常工作。


功率放大电路可以根据工作原理和电路形式分为多种类型。

1.A类功率放大电路:将信号完整地放大,但失真较大,通常用于低功率音频放大器。


2.B类功率放大电路:只将输入信号的正半周或负半周放大并输出,虽然失真较小,但需要使用交叉引脚式负反馈电路以提高线性度。


3.AB类功率放大电路:结合了A类和B类功率放大电路的优点,在保持线性度的同时降低了失真。


4.C类功率放大电路:将输入信号进行截取,只放大高频毛刺,常用于无线电频率调制和解调器。


5.D类功率放大电路:将输入信号数字化,以PWM(脉宽调制)的方式进行放大,常用于音频和功率放大器。


6.E类功率放大电路:对高频信号进行截取和放大,常用于射频发射器和线性动力放大器。


功率放大电路的四种类型

放大电路的三种工作状态,以静态工作点位置划分,放大电路的工作状态可分为甲类(A类)、乙类(B类)、丙类(AB)。最后一种也叫丁类(D类),D类功放也称作数字功放。


A类功率放大电路

A类功率放大电路是一种最基本的放大电路,其工作原理是利用晶体管或电子管的线性放大区进行信号放大。在A类放大电路中,晶体管的导通角为360度,即整个周期内晶体管都处于导通状态。


工作原理

A类放大电路的工作原理是将输入信号加到晶体管的基极或栅极上,通过晶体管的非线性特性将信号放大。在放大过程中,晶体管的集电极电流随输入信号的变化而变化,从而在集电极和发射极之间产生电压变化,实现信号放大。


特点

线性度好 :由于晶体管在整个周期内都处于导通状态,因此A类放大电路具有很好的线性度,失真较小。

效率低 :由于晶体管在导通状态下存在静态功耗,因此A类放大电路的效率较低,通常在30%左右。

热效应大 :由于晶体管长时间处于导通状态,会产生较大的热量,需要良好的散热措施。


B类功率放大电路

B类功率放大电路是一种推挽式放大电路,其工作原理是利用两个互补晶体管交替工作,分别放大正半周期和负半周期的信号。


工作原理

在B类放大电路中,输入信号被分为正负两个半周期,分别加到两个互补晶体管的基极或栅极上。当输入信号为正半周期时,NPN晶体管导通,PNP晶体管截止;当输入信号为负半周期时,PNP晶体管导通,NPN晶体管截止。通过这种方式,两个晶体管交替工作,实现信号的放大。


特点

效率高 :由于两个晶体管交替工作,不存在静态功耗,因此B类放大电路的效率较高,可达70%左右。

交叉失真 :由于两个晶体管交替工作,存在一个短暂的时间段内两个晶体管都处于截止状态,导致输出信号在零点附近产生失真,称为交叉失真。


AB类功率放大电路

AB类功率放大电路是B类放大电路的改进型,其工作原理是在B类放大电路的基础上,使两个互补晶体管在零点附近也有一定的导通,从而减小交叉失真。


工作原理

在AB类放大电路中,通过调整偏置电路,使两个互补晶体管在零点附近也有一定的导通,这样在输入信号的正负两个半周期中,两个晶体管都有一定的导通时间,从而减小交叉失真。


特点

效率较高 :AB类放大电路的效率略低于B类放大电路,但仍然较高,可达60%左右。

交叉失真小 :由于两个晶体管在零点附近也有一定的导通,因此AB类放大电路的交叉失真较小。


A类功率放大电路工作状态

功率放大电路,类型

它的静态工作点大致在交流负载线的中点。甲类放大电路的静态电流较大,在输入信号整个周期中放大管都有电流通过,射极跟随器就是甲类放大。甲类放大工作状态无论有无信号,电源供给的功率是恒定的。有信号也只是一部分功率转换为输出功率。信号越大,输出功率越大,就是效率低。优点,非线性失真小、适用于保真度高的场合。


B类功率放大电路工作状态

功率放大电路,类型

由前面A类陈述,A类功放就是效率低。B类为了提高功率放大电路的效率,让电源供给功率随着输出功率大小而自动调整。实现目的就是把静态工作点选在截止点处,再把静态工作电流调至零,就是上面看到的B类功放的放大电路工作状态图。特点,它的功率放大管只在信号半个周期中有电流流过。缺点,这种电路工作方式会让电路产生较大失真。解决失真问题,就是在功率放大电路中采用两个功率管,一个工作在信号放大的正半周期,一个工作在信号放大的负半周期。结合起来就是一个完整的输出波形,这样的话即解决电路失真问题,又提高功率放大电路的效率。


AB类功率放大电路工作状态

功率放大电路,类型

AB类放大电路是在B类放大电路的进一步优化。虽然B类放大电路解决电路失真问题,同时提高功率放大电路的效率,但是存在的问题就是因为三极管输入特性存在死区。B类放大电路中的功率管在正负半周期交叉的短暂时间中它们两都工作在死区,那么输出波形在交流过零时会严重失真,也叫交越失真。解决它的交越失真,把静态工作点不再选截止点处,而是将静态工作点上移,图中的IC就大于零。此时,只要放大电路的功率管在工作时稍微加静态工作电流,那么功率管就脱离死区,因此放大电路中的交越失真得到解决。


D类功率放大电路

D类功放也叫数字功放,是以控制开关单元来驱动扬声器等负载的放大器,也是一种处于开关工作状态的放大模式。与AB类功放相比它的体积小,且效率更高,但它的设计考虑角度跟AB类功放是完全不同的。基本构成:调制器、D类功放、大功率PWM组成。


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