移動與便攜設(shè)備中的高效率放大器

由于消費(fèi)者要求移動與便攜設(shè)備有更小的外形，更長的電池壽命，設(shè)計(jì)者們正在尋求用高效率器件替代普通的線性放大器。雖然 AB 類放大器已稱霸音頻世界相當(dāng)長的時(shí)間，但 D 類放大器能在所需效率與失真之間提供平衡。

A 類放大器

A 類放大器（圖 1）對音頻波形的兩個(gè)半周使用相同的晶體管。在這種結(jié)構(gòu)中，輸出晶體管總是有電流通過，即使沒有輸入信號，輸出晶體管也不會截止，通過晶體管的為直流電流。純 A 類放大器效率非常低，即使沒有音頻輸出也會產(chǎn)生大量熱量。流經(jīng)輸出晶體管的電流與滿功率情況下通過揚(yáng)聲器負(fù)載的驅(qū)動電流相當(dāng)。許多人認(rèn)為 A 類放大器的聲音好于其它類型的放大器，這在某些方面可能是正確的。

A 類放大器的特性是高保真與低效率。保真意味著除了幅值以外，輸出信號在各個(gè)方面都與輸入信號非常相象，即它們有相同的形態(tài)與頻率。某些情況下，輸出信號與輸入信號之間可能會有一個(gè)相位差（一般是 180o），但仍然能非常好地復(fù)制源信號。如果輸出信號在形態(tài)或頻率上與輸入信號有差異，則信號就失真了。失真就是在輸入至輸出之間出現(xiàn)不期望的信號變化。

B 類放大器

B 類放大器（圖 3）在波形的每個(gè)半周分別使用不同的晶體管進(jìn)行放大。純 B 類放大器一般不用于音頻領(lǐng)域。在 B 類放大器中，會有少部分波形出現(xiàn)失真。我們知道，要使一只雙極晶體管導(dǎo)通，需要在基極至射電極上施加大約為 0.7V 的電壓。在純 B 類放大器中，輸出晶體管沒有被偏置在 ON（導(dǎo)通）的工作狀態(tài)。這意味著位于 0.7V 窗口中的那部分波形不會被準(zhǔn)確放大。波形每個(gè)半周（正半周和負(fù)半周）的輸出晶體管都有一個(gè) 0.7V 的不導(dǎo)通區(qū)域（圖 4）。波形的失真部分叫做交越失真。信號中的這一失真是不希望出現(xiàn)的（與源信號相比）。圖 5 顯示的是交越失真的形狀。

B 類放大器的效率是 A 類放大器的兩倍，因?yàn)榉糯笃骷辉谳斎胄盘柕囊话霑r(shí)間導(dǎo)通（并消耗功率）。

AB 類放大器

A 類放大器效率低，不利于節(jié)能。B 類放大器則會造成信號失真，不適用于音頻放大器。AB 類放大器（圖 6）則是最佳的折衷方案。AB 類放大器是有恒定小偏置電流流過輸出晶體管的 B 類放大器。這樣可以消除交越失真。由于輸出晶體管總是處于導(dǎo)通狀態(tài)（即使沒有音頻輸入信號時(shí)），所以總是有少量偏置電流通過。與純 A 類放大器不同的是電流量大小不同。純 A 類放大器的輸出晶體管在沒有音頻信號時(shí)也要承受大量電流。純 B 類放大器的輸出晶體管在沒有輸入信號時(shí)則沒有電流通過。

AB 類放大器的效率比 A 類放大器高很多，且沒有 B 類放大器的失真問題。AB 類放大器的效率可高達(dá) 65%。