功率放大器的分类
功率放大器放大信号的功率级。这种放大是在音频应用的最后阶段完成的。与无线电频率相关的应用采用无线电功率放大器。但晶体管的工作点在确定放大器的效率方面起着非常重要的作用。主要分类是基于这种操作模式进行的。
分类是基于它们的频率,也基于它们的操作模式。
基于频率的分类
功率放大器根据其处理的频率分为两类。它们如下。
音频功率放大器 − 音频功率放大器提高具有音频频率范围(20 Hz 至 20 KHz)的信号的功率级。它们也被称为小信号功率放大器。
无线电功率放大器 − 无线电功率放大器或调谐功率放大器可提高具有无线电频率范围(3 KHz 至 300 GHz)的信号的功率水平。它们也被称为大信号功率放大器。
基于操作模式的分类
根据操作模式,即集电极电流流动的输入周期部分,功率放大器可分为以下几类。
A 类功率放大器 − 当集电极电流在整个信号周期内始终流动时,功率放大器称为A 类功率放大器。
B 类功率放大器 −当集电极电流仅在输入信号的正半周期内流动时,功率放大器称为B类功率放大器。
C类功率放大器 − 当集电极电流流动的时间少于输入信号的半个周期时,功率放大器称为C类功率放大器。
如果我们将A类和B类放大器结合起来以利用两者的优点,就会形成另一种称为AB类放大器的放大器。
在详细介绍这些放大器之前,让我们先来看看确定放大器效率时必须考虑的重要术语。
考虑性能的术语
功率放大器的主要目标是获得最大输出功率。为了实现这一点,需要考虑的重要因素是集电极效率、功率耗散能力和失真。让我们详细了解一下。
集电极效率
这解释了放大器将直流电转换为交流电的效果。当电池提供直流电源但没有提供交流信号输入时,在这种情况下的集电极输出被观察为集电极效率。
集电极效率定义为
$$\eta = \frac{average\: a.c \: power \: output}{average \: d.c \: power\: input\: to \: transistor}$$
例如,如果电池提供 15W 且交流输出功率为 3W。那么晶体管效率将为 20%。
功率放大器的主要目的是获得最大的集电极效率。因此,集电极效率值越高,放大器的效率就越高。
功率耗散能力
每个晶体管在工作时都会变热。当功率晶体管处理大电流时,它会变得更热。这种热量会增加晶体管的温度,从而改变晶体管的工作点。
因此,为了保持工作点稳定性,晶体管的温度必须保持在允许的范围内。为此,必须消散产生的热量。这种能力称为功率耗散能力。
功率耗散能力可以定义为功率晶体管消散其产生的热量的能力。金属外壳称为散热器,用于消散功率晶体管产生的热量。
失真
晶体管是一种非线性器件。与输入相比,输出几乎没有变化。在电压放大器中,由于使用小电流,因此这个问题并不突出。但在功率放大器中,由于使用大电流,因此肯定会出现失真问题。
失真定义为放大器输出波形与输入波形的变化。失真较小的放大器产生更好的输出,因此被认为是高效的。