A 类功率放大器

我们已经了解了晶体管偏置的细节，这对于晶体管作为放大器的运行非常重要。因此，为了实现忠实的放大，晶体管的偏置必须使得放大器在线性区域内运行。

A 类功率放大器的输出电流在整个交流输入电源周期内流动。因此，输入端的完整信号在输出端被放大。下图显示了 A 类功率放大器的电路图。

从上图可以看出，变压器作为负载存在于集电极处。使用变压器可以实现阻抗匹配，从而将最大功率传输到负载，例如扬声器。

该放大器的工作点位于线性区域。选择电流在整个交流输入周期内流动。下图解释了工作点的选择。

上图显示了工作点 Q 的输出特性。这里 (I_c)_Q 和 (V_ce)_Q 分别表示无信号集电极电流和集电极与发射极之间的电压。当施加信号时，Q 点移至 Q₁ 和 Q₂。输出电流增加至 (I_c)_max 并减少至 (I_c)_min。类似地，集电极-发射极电压增加到 (V_ce)_max 并降低到 (V_ce)_min。

D.C.从集电极电池 V_cc 汲取的功率由下式给出：

$$P_{in} = 电压 imes 电流 = V_{CC}(I_C)_Q$$

该功率用于以下两个部分 −

• 集电极负载中作为热量耗散的功率由下式给出：

$$P_{RC} = (电流)^2 imes 电阻 = (I_C)^2_Q R_C$$

• 提供给晶体管的功率由下式给出：

$$P_{tr} = P_{in} - P_{RC} = V_{CC} - (I_C)^2_Q R_C$$

施加信号时，提供给晶体管的功率用于以下两个部分 −

• 交流电通过负载电阻 RC 产生，构成交流电输出。

  $$(P_O)_{ac} = I^2 R_C = \frac{V^2}{R_C} = \left ( \frac{V_m}{\sqrt{2}} ight )^2 \frac{1}{R_C} = \frac{V_m^2}{2R_C}$$

  其中 I 为通过负载的交流输出电流的 R.M.S. 值，V 为交流输出电流的 R.M.S. 值。电压，而V_m是V的最大值。

• 晶体管（集电极区域）以热量形式耗散的直流功率，即（P_C）_dc

我们在下图中表示了整个功率流。

该A类功率放大器可以放大小信号，失真最小，输出将是输入的精确复制品，强度有所增加。

现在让我们尝试绘制一些表达式来表示效率。

总体效率

放大器电路的总体效率由以下公式给出

$$(\eta)_{overall} = \frac{交流电\: 功率\: 输送到\: 负载}{直流电\: 电源输送的总\: 功率}$$

$$= \frac{(P_O)_{ac}}{(P_{in})_{dc}}$$

集电极效率

晶体管的集电极效率定义为

$$(\eta)_{collector} = \frac{平均交流电\: 功率\: 输出}{平均直流电\: 功率\: 输入到\: 晶体管}$$

$$= \frac{(P_O)_{ac}}{(P_{tr})_{dc}}$$

整体效率表达式

$$(P_O)_{ac} = V_{rms} imes I_{rms}$$

$$= \frac{1}{\sqrt{2}} \left [ \frac{(V_{ce})_{max} - (V_{ce})_{min}}{2} ight ] imes \frac{1}{\sqrt{2}} \left [ \frac{(I_C)_{max} - (I_C)_{min}}{2} ight ]$$

$$= \frac{[(V_{ce})_{max} - (V_{ce})_{min}] imes [(I_C)_{max} - (I_C)_{min}]}{8}$$

因此

$$(\eta)_{overall} = \frac{[(V_{ce})_{max} - (V_{ce})_{min}] imes [(I_C)_{max} - (I_C)_{min}]}{8 imes V_{CC} (I_C)_Q}$$

A类放大器的优点

A类功率放大器的优点如下 −

• 电流流动整个输入周期
• 它可以放大小信号
• 输出与输入相同
• 没有失真

A类放大器的缺点

优点A类功率放大器的缺点如下 −

• 低功率输出
• 低集电极效率