音頻功率放大器

音頻功率放大器是功率放大器在放大信號到達負載之前的最后一個電子有源（即放大）級。 通常整個設備或組件“功率放大器”被稱為音頻功率放大器。 在一般用法中，該術語通常被理解為是指作為立體聲或 PA 系統一部分的用于聲音再現的設備，但該術語在技術上指的是所有類型的電子放大，例如還帶有高頻電臺。

另一方面，用于控制音頻功率放大器 n 組件的有源組件有時被稱為“前級”。 這些術語歷史上是從電子管放大器時代演變而來的，其中一個或多個電子管系統可以分配給這些級中的每一個。

選擇性功率放大器用于較窄的頻率范圍（例如 3.60-3.62 MHz），xxx用在發射器中，以產生高頻功率來饋送天線。 在放大器和天線之間總是使用至少一個選擇性濾波器，在最簡單的情況下是振蕩電路，以抑制諧波。 因此，不需要（振幅）線性度。 這些音頻功率放大器通常以C模式運行，以確保80%左右的高效率。 它們主要用于發射機和超聲波發射機。

AF寬帶放大器（例如10-50,000 Hz）用于控制揚聲器，它們是所謂的音頻放大器。 為了避免不需要的諧波（之后不過濾），這些（模擬）音頻功率放大器總是在 A 或 AB 運行模式下運行，從而實現 20% 到 70% 的效率。 主要應用領域是電聲學。

HF 寬帶放大器（例如 5-860MHz）主要用作天線放大器和電纜系統。 除了放大之外，使出現的不需要的混合產物保持在一定限度以下的xxx輸出功率尤為重要。 功率通常以 dBm 為單位給出。 典型值為 20-70 dBm（100 mW - 10 kW）。 高頻寬帶放大器主要工作在A模式，但也有AB模式用于高輸出功率。

這些寬帶放大器專為非常寬的頻率范圍（例如 0-200 MHz）而設計，可以在例如 在示波器中。 這種直流耦合差分放大器可實現從直流電壓到部分千兆赫茲范圍內的非常寬的頻率范圍。 它們具有高輸入電阻（通常為 20 MOhm || 10 pF）并具有可切換的輸入靈敏度。 在電子管示波器中，這些放大器為布勞恩管的偏轉板提供電壓。

寬帶放大器也可以實現為具有下游 LC 低通濾波器的脈寬調制開關放大器。 低通用于抑制大約 100-1000 kHz 的開關頻率。 效率通常超過 90%。 應用是音頻放大器（千瓦范圍內的 D 類放大器），從更廣泛的意義上講，還有驅動技術中的變頻器，其輸出高達兆瓦范圍，頻率范圍約為 10-500 Hz。

它們用于開關電源和開關穩壓器。 它們具有中高輸出（幾瓦到千瓦級，同時在電力電子設備中也有幾兆瓦）。 電子開關具有高開關速度（通常大于 10 A/ns），輸出電壓介于 0.8 V 和 5 kV 之間。

功率放大器工作在經典的線性模式，效率較低，然后根據音頻功率放大器工作點的位置分類：

• 一個操作
• B操作
• AB操作

此外，他們還可以高效地“數字化”工作：

• C 操作（在諧振電路上操作，僅高頻）
• D放大器（LC低通濾波器的開關操作）
• E-operation（帶振蕩電路的開關操作）

所謂的甲類放大器有四種常見電路：

• 由可控元件（單端）和電阻組成的分壓器，
• 由可控元件和電感器、變壓器或負載本身組成的分壓器，
• 分壓器由可控元件和電流源組成（通常由另一個可控元件實現）和
• 由兩個可控組件（推挽）組成的分壓器。 這通過這兩個組件的電流之和（大部分）是恒定的。

在所有電路中，電流總是流過所有可控（有源）元件——這是用字母 A 描述的特征。 由于沒有組件完全阻塞，斷電時，原則上不會發生所謂的傳輸失真。

xxx效率、失真行為和組件不同，低效率是一個缺點：

• 根據版本，理論xxx效率為 6.25%（帶電阻器的單端）、25%（帶電流源或直接驅動的單端）或 50%（推挽）。
• 單峰值電流 (Ip) 的 200%（單端電阻器）、xxx（單端電流源或直接驅動）或 50%（推挽）的高靜態電流。

對于單端 A 放大器，工作點位于特性的線性部分的中間。 對于電子管放大器，柵極電壓不能為正，否則會因削波而產生相當大的失真。 必須確保集電極或陽極電流始終流動。

A 放大器（也作為推挽放大器）的傳輸特性類似于 J 形弧。 該傳遞函數的傅里葉變換導致偶數次諧波占主導地位。

優點：

• 無鐵芯電路或使用晶體管時不需要匹配變壓器
• 如果使用變壓器，則不會有連續的直流電流流過線圈，這會使鐵芯偏向一側。 因此，只有在調制非常高或鐵芯太小的情況下，才會出現因滯后曲線曲率引起的失真
• 沒有輸入信號，功耗很小（AB）或可忽略不計（B）
• 高性能帶寬產品
• 可以在多個組件上很好地分配功率損耗（廢熱）

缺點：

• 僅可用作小功率的“集成電路”(IC)
• 效率在 60% 到 80% 以上，具體取決于電路設計
• 需要平衡推挽電路
• B 模式：低功率水平下的失真（失真因數）

這兩種工作模式在“一個”細節上有所不同：在 B 模式下，靜態電流為零，在 AB 模式下為幾 mA。 其他一切都是相同的。 根據信號強度，一個晶體管僅在正半波時或多或少導通，而另一個僅在輸入信號的負半波時導通。 所以每個只傳輸信號的一半（電氣 180 度）。 這種布置也稱為推挽，因為一個晶體管將電流“推”入負載，而另一個晶體管使電流沿相反方向流動，即“拉”。 在 B 模式下，信號電壓非常低，可能會發生兩個晶體管都不導通的情況。 然后會出現交叉或死區失真。 這在 AB 放大器中被避免了。

在相鄰電路圖中，三極管Q4和Q5組成推挽輸出級，單端控制，工作電壓不對稱。 上三極管為NPN型，下三極管為PNP型，電參數相反。 當晶體管交替導通時，二極管 D1 和 D2 提供基極偏置以減少交越失真。 晶體管的這種工作模式也稱為 AB 模式。

AB類音頻功率放大器是消費電子產品中最常見的音頻功率放大器。 它們作為 IC（例如混合 STK 類型）出現在中等功率的集成設計中，或出現在具有分立的單個晶體管的更昂貴的放大器中。 圖為高保真功放中的AB類推挽輸出級。 在（1）下方可以看到音頻功率放大器ntransistoren，由兩個驅動晶體管（2）以推挽方式控制。 (3) 下的兩個電容器用作緩沖存儲器，使對稱電源電壓飽和（從整流橋中去除 100 Hz 嗡嗡聲）并為短期功率峰值（低頻）提供足夠的電流。 (4)下的集成電路為信號源選擇器，由接收/放大器的微控制器控制，用于選擇信號源。