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1、AB類與D類功放原理對比性研究作者：黃曉勇呂偉張曉明摘要：本文主要講述了AB類功放的原理和D類功放的原理，并對這兩種功放進行了對比。1.功率放大器概述功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。圖1擴音系統(tǒng)功率放大器的主要指標(biāo)：輸出功率PO、放大器效率η、總諧波失真THD、電源抑制比PSRR。輸出功率PO：功率放大器要輸出足夠大的功率PO以推動負載工作，但是由于供電電源，功放管的極限參數(shù)(ICM、UCEM、PCM)等因素的限制，功放的輸出最大功率也受到限制。放大器效率η：功率放大器的
2、效率定義為功率放大器的輸出信號功率PO與直流電源供給功率放大器的功率PE之比，即Poη=×100%式1PE總諧波失真THD：總諧波失真是指用信號源輸入時，輸出信號（諧波及其倍頻成分）比輸入信號多出的額外諧波成分，通常用百分數(shù)來表示。電源抑制比PSRR：電源紋波抑制比(powersupplyrejectionrate)是音頻放大器的輸入測量電源電壓的偏差偶合到一個模擬電路的輸出信號的比值。PSRR反映了音頻功率放大器對電源的紋波要求，PSRR值越大越好，音頻放大器輸出音質(zhì)就越好。功放的3dB帶寬：對于音頻功放，要求功放的3dB帶寬滿足音頻的
3、帶寬要求。功率放大器的分類：A類、B類、AB類、C類和D類。圖2各類功放驅(qū)動電流示意圖2中由左至右分別為A類、B類、AB類和C類。D類放大器將在后面介紹。12.B類推挽放大器原理在介紹D類放大器之前我們先來看看B類推挽放大器的原理，以便對比。圖3是推挽功率放大器的原理，V1和V2是兩只特性完全相同的異性晶體管，使它們都工作在B類狀態(tài)，一只管子在輸入信號的正半周期導(dǎo)通，另一只在輸入信號的負半周期導(dǎo)通，兩只管子交替工作。下面對其工作具體分析：圖3推挽功率放大器的原理為了便于圖形分析，把V2的特性曲線倒置于V1特性曲線的下方，使它們的靜態(tài)工作點
4、重合，形成組合特性曲線，如圖4。2.1放大器輸出功率P0整個放大器（兩個晶體管）的輸出功率P0為：P0=IcmUcem/2式2功率大小與輸出電壓Ucem和輸出電流Icm有關(guān)，也就是說與激勵信號的大小有關(guān)。因此定義電壓利用系數(shù)：Ucemξ=式3Ec22211UEξcemC則PI===U式40cmcem22R2RLL當(dāng)ξ=1（即忽略晶體管的飽和壓降）時，輸出功率最大，為2EcP=式5omax2RL2圖4B類推挽功放組合特性曲線2.2電源供給晶體管的直流功率在B類推挽放大器中，每個晶體管的集電極電流為半個周期的正弦波，如圖3。其電流平均值用I0
5、表示，則：112ππIcmIi==d(ωωt)Isintid(ωt)=式60c∫∫cm22π00ππ兩組電源供給的直流功率用P表示：E22IE2UE2EcmccemccP2===IE=ξ式7E0cπππRRLL當(dāng)ξ=1（即忽略晶體管的飽和壓降）時，P最大，為：E22EcP=式8EmaxπRL2.3集電極功耗Pc上述P0和PE都是針對兩只管子而言，因此每只管子的集電極功耗為：Pc=(PE-P0)/2式9將式4和式7代入式9，得：22EEcc2P=?ξξ式10cπR4RLL以ξ為自變量，畫出式10右端兩項功率曲線，如圖5：3圖5Pc與ξ關(guān)系曲
6、線由圖可見最大集電極功耗不是出現(xiàn)在ξ=0（靜態(tài)）和ξ=1（輸出功率最大）處。對式10求導(dǎo)，并令dPc=0式11dξ22求得ξ==0.636，將ξ=代入式10，最大集電極功耗為：ππ2E2cPP==≈0.2P式12cmax22omaxomaxππRL2.4集電極效率ηc集電極效率η是集電極輸出功率與電源供給功率之比，由式4和式7，cπη=ξ式13c4由式13可見，B類推挽功率放大器集電極效率與集電極電壓利用系數(shù)ξ成正比，當(dāng)ξ=1時效率最高，即：πη=≈78.5%式14Cmax4注：實際應(yīng)用時候應(yīng)該考慮到這種極限最高有效功率是很難逼近的，特別
7、是低電壓供電的條件下，集中體現(xiàn)在晶體管的集電極和發(fā)射級的壓降不可避免。一個普通的晶體管，在線性工作條件下，其集電極和發(fā)射機的壓降要求大于其飽和壓降閾值Vces（硅管這個值接近于1V，鍺管接近于0.5V），那么一個推挽互補輸出級正負個兩個晶體管造成的總壓降約2Vces，這個壓降在我們便攜產(chǎn)品普遍使用的低電壓供電的系統(tǒng)中是一個影響巨大的值（如供電電壓很大，如12V，這個自然可以忽略）。假定我們使用的是普通硅晶體管，飽和壓降閾值為Vces＝1V，我們使用的電池電壓為4V（這一般也是系統(tǒng)內(nèi)pa所能使用的最大電壓——Vbat，π升壓的代價是很大的）
8、，那么其輸出音頻信號的有效最大幅度為2V，即ξ＝0.5，η=ξ＝c439.3％。如果采用的低飽和壓降的晶體管（一般是鍺管）飽和壓降可以做到到0.3V，我們的便攜4V供電的系統(tǒng)中，仍然只能達到6
