移動(dòng)與便攜設備中的高效率放大器

由于消費者要求移動(dòng)與便攜設備有更小的外形，更長(cháng)的電池壽命，設計者們正在尋求用高效率器件替代普通的線(xiàn)性放大器。雖然 AB 類(lèi)放大器已稱(chēng)霸音頻世界相當長(cháng)的時(shí)間，但 D 類(lèi)放大器能在所需效率與失真之間提供平衡。

A 類(lèi)放大器

A 類(lèi)放大器（圖 1）對音頻波形的兩個(gè)半周使用相同的晶體管。在這種結構中，輸出晶體管總是有電流通過(guò)，即使沒(méi)有輸入信號，輸出晶體管也不會(huì )截止，通過(guò)晶體管的為直流電流。純 A 類(lèi)放大器效率非常低，即使沒(méi)有音頻輸出也會(huì )產(chǎn)生大量熱量。流經(jīng)輸出晶體管的電流與滿(mǎn)功率情況下通過(guò)揚聲器負載的驅動(dòng)電流相當。許多人認為 A 類(lèi)放大器的聲音好于其它類(lèi)型的放大器，這在某些方面可能是正確的。

A 類(lèi)放大器的特性是高保真與低效率。保真意味著(zhù)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(huì )有一個(gè)相位差（一般是 180o），但仍然能非常好地復制源信號。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不期望的信號變化。

B 類(lèi)放大器

B 類(lèi)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(lèi)放大器一般不用于音頻領(lǐng)域。在 B 類(lèi)放大器中，會(huì )有少部分波形出現失真。我們知道，要使一只雙極晶體管導通，需要在基極至射電極上施加大約為 0.7V 的電壓。在純 B 類(lèi)放大器中，輸出晶體管沒(méi)有被偏置在 ON（導通）的工作狀態(tài)。這意味著(zhù)位于 0.7V 窗口中的那部分波形不會(huì )被準確放大。波形每個(gè)半周（正半周和負半周）的輸出晶體管都有一個(gè) 0.7V 的不導通區域（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的（與源信號相比）。圖 5 顯示的是交越失真的形狀。

B 類(lèi)放大器的效率是 A 類(lèi)放大器的兩倍，因為放大器件只在輸入信號的一半時(shí)間導通（并消耗功率）。

AB 類(lèi)放大器

A 類(lèi)放大器效率低，不利于節能。B 類(lèi)放大器則會(huì )造成信號失真，不適用于音頻放大器。AB 類(lèi)放大器（圖 6）則是最佳的折衷方案。AB 類(lèi)放大器是有恒定小偏置電流流過(guò)輸出晶體管的 B 類(lèi)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通狀態(tài)（即使沒(méi)有音頻輸入信號時(shí)），所以總是有少量偏置電流通過(guò)。與純 A 類(lèi)放大器不同的是電流量大小不同。純 A 類(lèi)放大器的輸出晶體管在沒(méi)有音頻信號時(shí)也要承受大量電流。純 B 類(lèi)放大器的輸出晶體管在沒(méi)有輸入信號時(shí)則沒(méi)有電流通過(guò)。

AB 類(lèi)放大器的效率比 A 類(lèi)放大器高很多，且沒(méi)有 B 類(lèi)放大器的失真問(wèn)題。AB 類(lèi)放大器的效率可高達 65%。