📜  AB类和C类功率放大器

📅  最后修改于: 2020-11-26 09:36:46             🧑  作者: Mango


迄今为止讨论的A类和B类放大器几乎没有局限性。现在让我们尝试将两者结合起来,以获得一个新电路,该电路将同时具有A类和B类放大器的所有优点,而不会降低效率。在此之前,让我们还经历另一个重要的问题,即交叉失真,即B类输出遇到的问题。

交叉失真

在推挽配置中,两个相同的晶体管导通,一个接一个地导通,产生的输出将是两者的组合。

当信号在零电压点处从一个晶体管改变或交叉到另一个晶体管时,会对输出波形产生一定程度的失真。为了使晶体管导通,基极发射极结应超过0.7v(截止电压)。晶体管从关断导通或从导通状态关断所需的时间称为过渡期

在零电压点,将晶体管从一个切换到另一个的过渡期会产生影响,导致两个晶体管一次都关闭的情况。这种情况在输出波形上可以称为平坦点死区

输出波形

上图清楚地显示了在输出波形中突出的交叉失真。这是主要的缺点。这种交叉失真效应还降低了输出波形的整体峰峰值,进而降低了最大功率输出。通过如下所示的波形非线性特性,可以更清楚地理解这一点。

越过

可以理解的是,这种交越失真对于大输入信号不太明显,因为它对小输入信号造成严重干扰。如果放大器的导通超过一个半周期,则可以消除这种交叉失真,从而两个晶体管不会同时处于截止状态。

这种想法导致了AB类放大器的发明,它是A类和B类放大器的组合,如下所述。

AB类功率放大器

顾名思义,AB类是A类和B类放大器的组合。由于A类具有效率低下的问题而B类具有失真问题,因此出现了AB类以利用这两个类的优点来消除这两个问题。

交叉失真是在过渡期间两个晶体管同时处于关闭状态时发生的问题。为了消除这种情况,必须将条件选择超过半个周期。因此,在工作晶体管切换到截止状态之前,另一个晶体管导通。只能通过使用AB类配置来实现,如以下电路图所示。

AB级

因此,在AB类放大器设计中,每个推挽晶体管的导通时间略大于B类的导通半周期,但远小于A类的整个导通周期。

根据所选的工作点,AB类放大器的导通角在180 o至360 o之间。通过下图可以理解这一点。

导通角

如上图所示,使用二极管D 1和D 2给出的较小偏置电压有助于使工作点高于截止点。因此,如上图所示,得出了AB类的输出波形。 AB类克服了B类产生的交叉失真,并且A类和B类的低效率也不会影响电路。

因此,就效率和线性而言,AB类是A类和B类之间的一个很好的折衷,效率达到约50%至60%。 A,B和AB类放大器被称为线性放大器,因为输出信号的幅度和相位与输入信号的幅度和相位线性相关。

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一半时,功率放大器称为C类功率放大器

C类放大器的效率很高,而线性度很差。 C类的导通角小于180 o 。通常约为90 o ,这意味着晶体管在输入信号的一半以上保持空闲状态。因此,与输入信号的施加相比,输出电流的传递时间更少。

下图显示了C类放大器的工作点和输出。

C级

这种偏置使放大器的效率大大提高了约80%,但在输出信号中引入了严重的失真。使用C类放大器,通过在其收集器电路中使用LC电路,可以将在其输出处产生的脉冲转换为特定频率的完整正弦波。