音频功率放大器

音频功率放大器是功率放大器在放大信号到达负载之前的最后一个电子有源（即放大）级。 通常整个设备或组件“功率放大器”被称为音频功率放大器。 在一般用法中，该术语通常被理解为是指作为立体声或 PA 系统一部分的用于声音再现的设备，但该术语在技术上指的是所有类型的电子放大，例如还带有高频电台。

另一方面，用于控制音频功率放大器 n 组件的有源组件有时被称为“前级”。 这些术语历史上是从电子管放大器时代演变而来的，其中一个或多个电子管系统可以分配给这些级中的每一个。

选择性功率放大器用于较窄的频率范围（例如 3.60-3.62 MHz），xxx用在发射器中，以产生高频功率来馈送天线。 在放大器和天线之间总是使用至少一个选择性滤波器，在最简单的情况下是振荡电路，以抑制谐波。 因此，不需要（振幅）线性度。 这些音频功率放大器通常以C模式运行，以确保80%左右的高效率。 它们主要用于发射机和超声波发射机。

AF宽带放大器（例如10-50,000 Hz）用于控制扬声器，它们是所谓的音频放大器。 为了避免不需要的谐波（之后不过滤），这些（模拟）音频功率放大器总是在 A 或 AB 运行模式下运行，从而实现 20% 到 70% 的效率。 主要应用领域是电声学。

HF 宽带放大器（例如 5-860MHz）主要用作天线放大器和电缆系统。 除了放大之外，使出现的不需要的混合产物保持在一定限度以下的xxx输出功率尤为重要。 功率通常以 dBm 为单位给出。 典型值为 20-70 dBm（100 mW - 10 kW）。 高频宽带放大器主要工作在A模式，但也有AB模式用于高输出功率。

这些宽带放大器专为非常宽的频率范围（例如 0-200 MHz）而设计，可以在例如 在示波器中。 这种直流耦合差分放大器可实现从直流电压到部分千兆赫兹范围内的非常宽的频率范围。 它们具有高输入电阻（通常为 20 MOhm || 10 pF）并具有可切换的输入灵敏度。 在电子管示波器中，这些放大器为布劳恩管的偏转板提供电压。

宽带放大器也可以实现为具有下游 LC 低通滤波器的脉宽调制开关放大器。 低通用于抑制大约 100-1000 kHz 的开关频率。 效率通常超过 90%。 应用是音频放大器（千瓦范围内的 D 类放大器），从更广泛的意义上讲，还有驱动技术中的变频器，其输出高达兆瓦范围，频率范围约为 10-500 Hz。

它们用于开关电源和开关稳压器。 它们具有中高输出（几瓦到千瓦级，同时在电力电子设备中也有几兆瓦）。 电子开关具有高开关速度（通常大于 10 A/ns），输出电压介于 0.8 V 和 5 kV 之间。

功率放大器工作在经典的线性模式，效率较低，然后根据音频功率放大器工作点的位置分类：

• 一个操作
• B操作
• AB操作

此外，他们还可以高效地“数字化”工作：

• C 操作（在谐振电路上操作，仅高频）
• D放大器（LC低通滤波器的开关操作）
• E-operation（带振荡电路的开关操作）

所谓的甲类放大器有四种常见电路：

• 由可控元件（单端）和电阻组成的分压器，
• 由可控元件和电感器、变压器或负载本身组成的分压器，
• 分压器由可控元件和电流源组成（通常由另一个可控元件实现）和
• 由两个可控组件（推挽）组成的分压器。 这通过这两个组件的电流之和（大部分）是恒定的。

在所有电路中，电流总是流过所有可控（有源）元件——这是用字母 A 描述的特征。 由于没有组件完全阻塞，断电时，原则上不会发生所谓的传输失真。

xxx效率、失真行为和组件不同，低效率是一个缺点：

• 根据版本，理论xxx效率为 6.25%（带电阻器的单端）、25%（带电流源或直接驱动的单端）或 50%（推挽）。
• 单峰值电流 (Ip) 的 200%（单端电阻器）、xxx（单端电流源或直接驱动）或 50%（推挽）的高静态电流。

对于单端 A 放大器，工作点位于特性的线性部分的中间。 对于电子管放大器，栅极电压不能为正，否则会因削波而产生相当大的失真。 必须确保集电极或阳极电流始终流动。

A 放大器（也作为推挽放大器）的传输特性类似于 J 形弧。 该传递函数的傅里叶变换导致偶数次谐波占主导地位。

优点：

• 无铁芯电路或使用晶体管时不需要匹配变压器
• 如果使用变压器，则不会有连续的直流电流流过线圈，这会使铁芯偏向一侧。 因此，只有在调制非常高或铁芯太小的情况下，才会出现因滞后曲线曲率引起的失真
• 没有输入信号，功耗很小（AB）或可忽略不计（B）
• 高性能带宽产品
• 可以在多个组件上很好地分配功率损耗（废热）

缺点：

• 仅可用作小功率的“集成电路”(IC)
• 效率在 60% 到 80% 以上，具体取决于电路设计
• 需要平衡推挽电路
• B 模式：低功率水平下的失真（失真因数）

这两种工作模式在“一个”细节上有所不同：在 B 模式下，静态电流为零，在 AB 模式下为几 mA。 其他一切都是相同的。 根据信号强度，一个晶体管仅在正半波时或多或少导通，而另一个仅在输入信号的负半波时导通。 所以每个只传输信号的一半（电气 180 度）。 这种布置也称为推挽，因为一个晶体管将电流“推”入负载，而另一个晶体管使电流沿相反方向流动，即“拉”。 在 B 模式下，信号电压非常低，可能会发生两个晶体管都不导通的情况。 然后会出现交叉或死区失真。 这在 AB 放大器中被避免了。

在相邻电路图中，三极管Q4和Q5组成推挽输出级，单端控制，工作电压不对称。 上三极管为NPN型，下三极管为PNP型，电参数相反。 当晶体管交替导通时，二极管 D1 和 D2 提供基极偏置以减少交越失真。 晶体管的这种工作模式也称为 AB 模式。

AB类音频功率放大器是消费电子产品中最常见的音频功率放大器。 它们作为 IC（例如混合 STK 类型）出现在中等功率的集成设计中，或出现在具有分立的单个晶体管的更昂贵的放大器中。 图为高保真功放中的AB类推挽输出级。 在（1）下方可以看到音频功率放大器ntransistoren，由两个驱动晶体管（2）以推挽方式控制。 (3) 下的两个电容器用作缓冲存储器，使对称电源电压饱和（从整流桥中去除 100 Hz 嗡嗡声）并为短期功率峰值（低频）提供足够的电流。 (4)下的集成电路为信号源选择器，由接收/放大器的微控制器控制，用于选择信号源。