在電(dian)(dian)子學中(zhong)，放大(da)器(qi)(qi)(qi)是最常用(yong)(yong)的(de)(de)電(dian)(dian)路(lu)器(qi)(qi)(qi)件，具(ju)有巨大(da)的(de)(de)應用(yong)(yong)可能性。在音頻(pin)相關的(de)(de)電(dian)(dian)子產品中(zhong)，前置放大(da)器(qi)(qi)(qi)和(he)功(gong)率放大(da)器(qi)(qi)(qi)是兩種(zhong)不同(tong)類(lei)型的(de)(de)放大(da)器(qi)(qi)(qi)系統，用(yong)(yong)于與聲(sheng)音放大(da)相關的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。但是，除了(le)這種(zhong)特定(ding)于應用(yong)(yong)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)之(zhi)外，各(ge)種(zhong)類(lei)型的(de)(de)放大(da)器(qi)(qi)(qi)也存在巨大(da)差(cha)異(yi)，主(zhu)要是功(gong)率放大(da)器(qi)(qi)(qi)。因此，在這里我們(men)將探討不同(tong)類(lei)別的(de)(de)放大(da)器(qi)(qi)(qi)及其優缺點。

　　使(shi)用字母的放大器(qi)分類

　　放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)類(lei)(lei)別(bie)(bie)是放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)性能和(he)特性的(de)(de)標(biao)識。不(bu)同(tong)(tong)類(lei)(lei)型的(de)(de)功率(lv)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)通過(guo)它們時會給(gei)出(chu)不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)響應。根據它們的(de)(de)規(gui)格，放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)被(bei)分配了不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)字(zi)(zi)母或(huo)字(zi)(zi)母來代表它們的(de)(de)類(lei)(lei)別(bie)(bie)。有不(bu)同(tong)(tong)類(lei)(lei)別(bie)(bie)的(de)(de)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)，從A、B、C、AB、D、E、F、T等(deng)開始。在(zai)這些類(lei)(lei)別(bie)(bie)中(zhong)，最常用(yong)的(de)(de)音頻(pin)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)類(lei)(lei)別(bie)(bie)是A、B、AB、C。其他(ta)類(lei)(lei)別(bie)(bie)是使用(yong)開關拓撲和(he)PWM（脈沖寬度調制）的(de)(de)現代放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)技術來驅動輸(shu)出(chu)負(fu)載(zai)。有時，傳統類(lei)(lei)的(de)(de)改進(jin)(jin)版本(ben)被(bei)分配一個字(zi)(zi)母來將它們分類(lei)(lei)為不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)類(lei)(lei)，例如(ru)G類(lei)(lei)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)是B類(lei)(lei)或(huo)AB類(lei)(lei)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)改進(jin)(jin)放(fang)(fang)大(da)(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)類(lei)(lei)。

　　放(fang)(fang)大器(qi)的(de)等級代表(biao)電流通過放(fang)(fang)大器(qi)時的(de)輸(shu)(shu)(shu)入(ru)周期(qi)比例。輸(shu)(shu)(shu)入(ru)周期(qi)是來自(zi)放(fang)(fang)大器(qi)輸(shu)(shu)(shu)入(ru)中的(de)正弦(xian)波傳導(dao)的(de)傳導(dao)角(jiao)。這個(ge)(ge)導(dao)通角(jiao)與放(fang)(fang)大器(qi)在整(zheng)個(ge)(ge)周期(qi)內(nei)的(de)開啟(qi)時間(jian)高度(du)成正比。如果放(fang)(fang)大器(qi)在一(yi)個(ge)(ge)周期(qi)內(nei)始終(zhong)處于(yu)開啟(qi)狀態(tai)，則導(dao)通角(jiao)將為(wei)360度(du)。因此，如果放(fang)(fang)大器(qi)提(ti)供360度(du)導(dao)通角(jiao)，則放(fang)(fang)大器(qi)使(shi)用完整(zheng)的(de)輸(shu)(shu)(shu)入(ru)信(xin)號，并且(qie)有源元件在完整(zheng)的(de)正弦(xian)周期(qi)的(de)100%時間(jian)段內(nei)傳導(dao)。

　　下面，我們將展示傳統的功率放大(da)(da)器類別，包括A、B、AB和C類，并展示廣泛用于(yu)開關(guan)設計的D類放大(da)(da)器。這些類不(bu)僅用于(yu)功率放大(da)(da)器，還用于(yu)音頻(pin)放大(da)(da)器電(dian)路。

　　A類放大器

　　A類放(fang)大(da)器(qi)是具有高線性度的(de)高增益放(fang)大(da)器(qi)。對于A類放(fang)大(da)器(qi)，導(dao)通角為360度。如上所述，360度導(dao)通角意味(wei)著放(fang)大(da)器(qi)設備在整個時間內保持(chi)活動狀(zhuang)態并(bing)使用完整的(de)輸入信號。下圖顯示了理想(xiang)的(de)A類放(fang)大(da)器(qi)。

　　正如(ru)我(wo)們在圖像(xiang)中看到的，有一個(ge)有源元件(jian)，一個(ge)晶體(ti)管(guan)。晶體(ti)管(guan)的偏置始終保持開啟。由于這(zhe)種永不關(guan)閉的特性(xing)，A類(lei)放大(da)器提供了(le)更好的高頻和(he)(he)反饋環路穩定(ding)性(xing)。除了(le)這(zhe)些優勢(shi)之外，A類(lei)放大(da)器還易于使用單個(ge)器件(jian)組件(jian)和(he)(he)最少(shao)的部件(jian)數(shu)來構(gou)建。

　　盡管(guan)具有優點和高線(xian)性(xing)度，但(dan)當然，它也有許多局限性(xing)。由(you)于連續(xu)導電(dian)的性(xing)質(zhi)，A類放大(da)器(qi)會引(yin)入高功(gong)率損耗。此外(wai)，由(you)于高線(xian)性(xing)度，A類放大(da)器(qi)會產生失(shi)真(zhen)和噪聲。電(dian)源和偏置結(jie)構需要仔細選擇元件(jian)，以避免不必要的噪聲并(bing)將失(shi)真(zhen)降至最低(di)。

　　由(you)于(yu)甲類(lei)放(fang)(fang)大(da)器(qi)的(de)功率(lv)損耗(hao)較(jiao)大(da)，因此會(hui)發熱，需要(yao)較(jiao)大(da)的(de)散熱空間。A類(lei)放(fang)(fang)大(da)器(qi)的(de)效(xiao)率(lv)非常差，理論上，如果(guo)與通常的(de)配置一(yi)起使(shi)用(yong)，效(xiao)率(lv)會(hui)在(zai)25%到30%之間變化(hua)。使(shi)用(yong)電感耦(ou)合配置可(ke)以提高(gao)效(xiao)率(lv)，但這種情況下的(de)效(xiao)率(lv)不超(chao)過45-50%，因此僅適用(yong)于(yu)低信號或低功率(lv)電平的(de)放(fang)(fang)大(da)用(yong)途。

　　B類放大器

　　B類(lei)放(fang)大器與A類(lei)有點不同。它(ta)是使用兩個(ge)有源器件(jian)創建的，它(ta)們傳導實際(ji)周期的一半(ban)，即周期的180度。兩個(ge)器件(jian)為負載提供組合(he)電流驅動。

　　在上(shang)圖(tu)中，顯示了理想的(de)(de)(de)(de)B類(lei)放(fang)大(da)器(qi)配置(zhi)。它由兩個(ge)有(you)源器(qi)件(jian)組成，它們(men)在正(zheng)弦(xian)波的(de)(de)(de)(de)正(zheng)負半周(zhou)期(qi)內(nei)被(bei)一(yi)(yi)一(yi)(yi)偏(pian)置(zhi)，因(yin)(yin)此(ci)信號(hao)從正(zheng)負側被(bei)推(tui)或(huo)(huo)拉到(dao)放(fang)大(da)電平，并(bing)結(jie)(jie)合我們(men)在輸出(chu)端獲得完(wan)整周(zhou)期(qi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果.每(mei)個(ge)器(qi)件(jian)在半個(ge)周(zhou)期(qi)內(nei)開(kai)啟或(huo)(huo)激活，因(yin)(yin)此(ci)效(xiao)率(lv)得到(dao)提(ti)高，與A類(lei)放(fang)大(da)器(qi)25-30%的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)相比，它理論(lun)上(shang)提(ti)供了60%以上(shang)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)。我們(men)可以在下圖(tu)中看(kan)到(dao)每(mei)個(ge)設備(bei)的(de)(de)(de)(de)輸入和(he)輸出(chu)信號(hao)圖(tu)。B類(lei)放(fang)大(da)器(qi)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)率(lv)不(bu)超過78%。此(ci)類(lei)中的(de)(de)(de)(de)散熱(re)最(zui)小化，提(ti)供了低(di)散熱(re)空(kong)間。

　　但(dan)是(shi)(shi)，這(zhe)(zhe)個(ge)類(lei)也(ye)有局限性。此(ci)類(lei)的(de)一個(ge)非常深刻的(de)限制是(shi)(shi)交叉(cha)失真。由于兩(liang)個(ge)設(she)備(bei)提供了(le)正(zheng)弦(xian)波的(de)每(mei)一半(ban)(ban)，這(zhe)(zhe)些(xie)正(zheng)弦(xian)波在(zai)(zai)輸出端組合并(bing)連接，因(yin)此(ci)在(zai)(zai)組合兩(liang)半(ban)(ban)的(de)區(qu)域(yu)中存在(zai)(zai)失配（交叉(cha)）。這(zhe)(zhe)是(shi)(shi)因(yin)為當一臺(tai)設(she)備(bei)完成半(ban)(ban)個(ge)周期時(shi)，另一臺(tai)需要(yao)在(zai)(zai)幾(ji)乎同(tong)時(shi)完成工作(zuo)的(de)同(tong)時(shi)提供相同(tong)的(de)功率(lv)。很難(nan)在(zai)(zai)A類(lei)放大器(qi)中修(xiu)復此(ci)錯(cuo)誤，因(yin)為在(zai)(zai)活(huo)動設(she)備(bei)期間，另一個(ge)設(she)備(bei)完全不活(huo)動。該(gai)誤差使(shi)輸出信(xin)號失真。由于這(zhe)(zhe)個(ge)限制，它是(shi)(shi)精密音頻放大器(qi)應用的(de)主要(yao)失敗。

　　AB類放大器

　　克(ke)服交叉失真的另(ling)一(yi)種方(fang)法是(shi)使(shi)(shi)用AB放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器。AB類(lei)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器使(shi)(shi)用A類(lei)和B類(lei)的中間導通角，因此(ci)我(wo)們可(ke)以在這種AB類(lei)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器拓撲中看到A類(lei)和B類(lei)放(fang)(fang)大(da)(da)(da)器的屬性。與B類(lei)相同，它具有相同的配(pei)置，兩個(ge)(ge)有源器件在半(ban)個(ge)(ge)周(zhou)期(qi)內單(dan)獨(du)導通，但(dan)每個(ge)(ge)器件的偏(pian)置不(bu)(bu)同，因此(ci)它們在不(bu)(bu)可(ke)用時刻（交叉時刻）不(bu)(bu)會完全(quan)關閉。每個(ge)(ge)設(she)備在完成半(ban)個(ge)(ge)正弦波形后不(bu)(bu)會立即(ji)離開導通，而是(shi)在另(ling)一(yi)個(ge)(ge)半(ban)周(zhou)期(qi)進(jin)行少(shao)量輸(shu)入(ru)。使(shi)(shi)用這種偏(pian)置技術，死區期(qi)間的交叉失配(pei)會大(da)(da)(da)大(da)(da)(da)減(jian)少(shao)。

　　但(dan)在這種配置中，效(xiao)(xiao)率會(hui)降低，因為(wei)器件的(de)線性度會(hui)受到影響。效(xiao)(xiao)率仍然高于(yu)典型A類放(fang)大器的(de)效(xiao)(xiao)率，但(dan)低于(yu)B類放(fang)大器系統。此外，需要(yao)(yao)仔細選擇具有完全相(xiang)同額定值的(de)二極管，并且需要(yao)(yao)盡可能(neng)靠近輸(shu)出設備放(fang)置。在某些電(dian)(dian)路結構中，設計人員傾向于(yu)添加(jia)小(xiao)阻(zu)值電(dian)(dian)阻(zu)，以在器件上(shang)提供穩定的(de)靜態(tai)電(dian)(dian)流，從(cong)而最大限(xian)度地減少(shao)輸(shu)出失真。

　　C類放大器

　　除了A、B和AB類放大器(qi)之外，還(huan)有另一個(ge)放大器(qi)C類。它(ta)是(shi)一種傳統放大器(qi)，其工(gong)作(zuo)(zuo)方式與其他放大器(qi)類不(bu)同。C類放大器(qi)是(shi)調(diao)諧放大器(qi)，它(ta)以兩(liang)種不(bu)同的(de)工(gong)作(zuo)(zuo)模式工(gong)作(zuo)(zuo)，調(diao)諧或(huo)非調(diao)諧。C類放大器(qi)的(de)效率(lv)遠(yuan)遠(yuan)超過(guo)A、B和AB。在射頻相關操作(zuo)(zuo)中可實現最高80%的(de)效率(lv)

　　C類放大(da)器使用小于180度的導通角。在(zai)未調諧模式(shi)期間，放大(da)器配置中省(sheng)略(lve)了調諧器部分。在(zai)此操作中，C類放大(da)器也(ye)會在(zai)輸出端產生巨(ju)大(da)的失真。

　　當(dang)電(dian)路(lu)暴露于調(diao)諧負載時，電(dian)路(lu)將(jiang)輸出偏置電(dian)平鉗位為(wei)平均輸出電(dian)壓(ya)等于電(dian)源電(dian)壓(ya)。調(diao)諧操作(zuo)稱(cheng)為(wei)鉗位。在此(ci)操作(zuo)過程中，信號得到(dao)了適當(dang)的(de)(de)形狀，中心(xin)頻率的(de)(de)失真也減少了。

　　在典型(xing)應用中(zhong)，C類放大器的效率(lv)為60-70%。

　　D類放大器

　　D類(lei)放大器(qi)是一種使(shi)用脈(mo)沖(chong)寬(kuan)度調(diao)制或PWM的(de)(de)開(kai)關放大器(qi)。在直接輸入信(xin)號隨脈(mo)寬(kuan)變化而(er)變化的(de)(de)情況下，導通(tong)角不(bu)是一個(ge)因素(su)。

　　在這個(ge)D類放(fang)大(da)器系統中，不接(jie)受線性增益，因為(wei)它們的(de)工作方(fang)式就像一個(ge)典(dian)型(xing)的(de)開(kai)關，只有(you)兩個(ge)操作，ON或OFF。

　　在(zai)處(chu)理(li)輸(shu)入信號之前，模擬信號通過(guo)各(ge)種調制(zhi)技術轉換為脈沖流，然后應用(yong)(yong)到放(fang)大器系(xi)統中。由(you)于脈沖持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)與模擬信號有關，因此在(zai)輸(shu)出端使用(yong)(yong)低(di)通濾波器再次對其(qi)進行重構。

　　D類(lei)(lei)放(fang)大器(qi)是A、B、AB以及C和D段中功率效率最高的(de)放(fang)大器(qi)類(lei)(lei)。它的(de)散熱量較小，因此需要較小的(de)散熱器(qi)。該電路需要各種開關元件(jian)，例(li)如具有(you)低(di)導通電阻的(de)MOSFET。

　　它是數字(zi)音(yin)頻播放(fang)器或控制電機中廣泛使用的(de)拓撲(pu)。但我們應該記住，它不是數字(zi)轉(zhuan)換(huan)器。雖然，對于更高的(de)頻率，D類放(fang)大器并不是一(yi)個完美的(de)選擇，因(yin)為它在少數情況下(xia)具有帶(dai)寬限制，具體取決于低通濾波器和轉(zhuan)換(huan)器模塊的(de)能力(li)。

　　其他放大器類

　　除了傳統放大器(qi)之外(wai)，還有(you)幾(ji)個(ge)類別，分別是E類、F類、G類和H類。

　　E類放大(da)器是(shi)一種高效的功(gong)率(lv)放大(da)器，它使用開關拓撲并工作在射頻中。單極(ji)開關元(yuan)件和調(diao)諧電(dian)抗網絡是(shi)與E類放大(da)器一起使用的主要組件。

　　F類是諧波方面的(de)高(gao)阻抗放大器。它可(ke)以使(shi)用方波或正弦波驅動。對于正弦波輸入，該放大器可(ke)以使(shi)用電感器進行調諧，并可(ke)用于增(zeng)加增(zeng)益(yi)。

　　圖：ATA-4315高壓功率放大器指標參數