在電子學(xué)中，放大器是最常用的電路器件，具有巨大的應(yīng)用可能性。在音頻相關(guān)電子產(chǎn)品中，前置放大器和功率放大器是兩種不同類型的放大器系統(tǒng)，用于聲音放大相關(guān)目的。但是，除了這種特定于應(yīng)用的目的之外，各種類型的放大器之間存在巨大差異，主要是功率放大器。因此，在這里我們將探討不同類別的放大器及其優(yōu)缺點(diǎn)。

放大器的工作類別由放大管的I-V曲線，根據(jù)電流導(dǎo)通角θ的不同進(jìn)行分類。可分為甲（A）類、甲乙（AB）類、乙（B）類、丙（C）類、丁（D）類、戊（E）類等，還有F、S類的高效率放大器，其中有些僅作為特殊用途使用。

高效率放大器是民用通訊功率放大器追求的最大目標(biāo)之一，對(duì)雷達(dá)工程微波來說，最常用的是A類及AB類，且微波放大器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)不在工作類別的設(shè)計(jì)上，而在匹配、散熱、外圍電路等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，此部分內(nèi)容可以作為設(shè)計(jì)參考了解一下。

使用字母對(duì)放大器進(jìn)行分類

放大器等級(jí)是放大器性能和特性的標(biāo)識(shí)。不同類型的功率放大器在電流通過時(shí)會(huì)給出不同的響應(yīng)。根據(jù)它們的規(guī)格，放大器被分配了不同的字母或代表它們類別的字母表。有不同類別的放大器，從 A、B、C、AB、D、E、F、T 等開始。在這些類別中，最常用的音頻放大器類別是 A、B、AB、C。其他類別是使用開關(guān)拓?fù)浜蚉WM（脈寬調(diào)制）的現(xiàn)代放大器技術(shù)來驅(qū)動(dòng)輸出負(fù)載。有時(shí)，傳統(tǒng)類的改進(jìn)版本會(huì)分配一個(gè)字母以將它們歸類為不同類的放大器，例如 G 類放大器是 B 類或 AB 類放大器的改進(jìn)型放大器類。
放大器的類別表示電流通過放大器時(shí)輸入周期的比例。輸入周期是從放大器輸入中的正弦波傳導(dǎo)導(dǎo)出的傳導(dǎo)角。在整個(gè)周期內(nèi)，該導(dǎo)通角與放大器的導(dǎo)通時(shí)間高度成比例。如果放大器在一個(gè)周期內(nèi)始終開啟，則導(dǎo)通角將為 360 度。因此，如果放大器提供 360 度導(dǎo)通角，則放大器使用完整的輸入信號(hào)，并且有源元件在完整正弦周期的 100% 時(shí)間段內(nèi)導(dǎo)通。
下面，我們將展示傳統(tǒng)的功率放大器類別，包括 A 類、B 類、AB 類和 C 類，以及廣泛用于開關(guān)設(shè)計(jì)的 D 類放大器。這些類不僅用于功率放大器，還用于音頻放大器電路。

A類放大器

A類放大器是一種具有高線性度的高增益放大器。在 A 類放大器的情況下，導(dǎo)通角為 360 度。如上所述，360 度導(dǎo)通角意味著放大器設(shè)備始終保持活動(dòng)狀態(tài)并使用完整的輸入信號(hào)。下圖顯示了一個(gè)理想的 A 類放大器。

正如我們?cè)趫D像中看到的，有一個(gè)有源元件，一個(gè)晶體管。晶體管的偏壓始終保持導(dǎo)通。由于這種永不關(guān)閉的特性，A 類放大器提供了更好的高頻和反饋回路穩(wěn)定性。除了這些優(yōu)點(diǎn)之外，A 類放大器還易于使用單一器件和最少的零件數(shù)來構(gòu)建。

盡管有優(yōu)點(diǎn)和高線性度，當(dāng)然，它也有很多局限性。由于連續(xù)傳導(dǎo)的特性，A 類放大器引入了高功率損耗。此外，由于高線性度，A 類放大器會(huì)產(chǎn)生失真和噪聲。電源和偏置結(jié)構(gòu)需要仔細(xì)選擇組件，以避免不必要的噪聲并將失真降至最低。

由于甲類功放功率損耗大，會(huì)發(fā)熱，需要較大的散熱空間。A 類放大器的效率非常低，理論上，如果使用通常的配置，效率在 25% 到 30% 之間變化。使用電感耦合配置可以提高效率，但這種情況下的效率不會(huì)超過 45-50%，因此它只適用于低信號(hào)或低功率電平放大目的。

B類放大器

B類放大器與 A 類放大器有點(diǎn)不同。它是使用兩個(gè)有源器件創(chuàng)建的，這兩個(gè)有源器件進(jìn)行實(shí)際周期的一半，即 180 度的周期。兩個(gè)器件為負(fù)載提供聯(lián)合電流驅(qū)動(dòng)。

上圖中顯示了一個(gè)理想的 B 類放大器配置。它由兩個(gè)有源器件組成，在正弦波的正半周期和負(fù)半周期中一個(gè)一個(gè)地偏置，因此信號(hào)從正端和負(fù)端被推或拉到放大電平，并結(jié)合結(jié)果我們得到完整的輸出周期.每個(gè)設(shè)備打開或激活半個(gè)周期，因此效率得到提高，與 A 類放大器的 25-30% 效率相比，理論上它提供超過 60% 的效率。我們可以在下圖中看到每個(gè)設(shè)備的輸入和輸出信號(hào)圖。B類放大器的效率不超過78%。此類產(chǎn)品的散熱量降至最低，提供了較小的散熱空間。

但是，這個(gè)類也有局限性。此類的一個(gè)非常深刻的限制是交叉失真。由于兩個(gè)設(shè)備提供正弦波的每一半，這些正弦波在輸出端組合并連接，因此在該區(qū)域存在不匹配（交叉），其中兩半組合在一起。這是因?yàn)楫?dāng)一個(gè)設(shè)備完成半個(gè)周期時(shí)，另一個(gè)設(shè)備需要在另一個(gè)設(shè)備完成工作時(shí)幾乎同時(shí)提供相同的功率。很難在 A 類放大器中修復(fù)此錯(cuò)誤，因?yàn)樵谟性丛O(shè)備期間，另一個(gè)設(shè)備仍然完全處于非活動(dòng)狀態(tài)。該誤差導(dǎo)致輸出信號(hào)失真。由于這個(gè)限制，它是精密音頻放大器應(yīng)用的主要失敗。

AB類放大器

克服交叉失真的另一種方法是使用 AB放大器。AB類放大器使用A類和B類的中間導(dǎo)通角，因此我們可以在這種AB類放大器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中看到A類和B類放大器的特性。與 B 類相同，它具有與兩個(gè)有源設(shè)備相同的配置，這兩個(gè)有源設(shè)備在一半的周期內(nèi)單獨(dú)導(dǎo)通，但每個(gè)設(shè)備的偏置不同，因此它們?cè)诓豢捎脮r(shí)刻（交叉時(shí)刻）不會(huì)完全關(guān)閉。每個(gè)器件在完成正弦波的一半后不會(huì)立即離開導(dǎo)通，而是在另外半個(gè)周期進(jìn)行少量輸入。使用這種偏置技術(shù)，死區(qū)期間的交叉失配會(huì)顯著減少。

但在這種配置中，效率會(huì)隨著器件線性度的降低而降低。效率仍然高于典型 A 類放大器的效率，但低于 B 類放大器系統(tǒng)。此外，需要仔細(xì)選擇具有完全相同額定值的二極管，并且需要放置在盡可能靠近輸出設(shè)備的位置。在某些電路結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)人員傾向于添加小值電阻器來為器件提供穩(wěn)定的靜態(tài)電流，從而最大限度地減少輸出端的失真。

C類放大器

除了 A、B 和 AB 類放大器之外，還有另一種放大器 C 類。它是一種傳統(tǒng)放大器，其工作方式與其他放大器類不同。C類放大器是調(diào)諧放大器，它工作在兩種不同的工作模式，調(diào)諧或未調(diào)諧。C類放大器的效率遠(yuǎn)高于A、B、AB類。在射頻相關(guān)操作中可實(shí)現(xiàn)最大 80% 的效率

C類放大器使用小于180度的導(dǎo)通角。在未調(diào)諧模式期間，放大器配置中省略了調(diào)諧器部分。在此操作中，C 類放大器還會(huì)在輸出端產(chǎn)生巨大失真。

當(dāng)電路暴露于調(diào)諧負(fù)載時(shí)，電路鉗位輸出偏置電平，平均輸出電壓等于電源電壓。調(diào)諧操作稱為clamper。在此操作期間，信號(hào)得到正確的形狀，中心頻率的失真也減少了。

在典型用途中，C 類放大器提供 60-70% 的效率。

D類放大器

D類放大器是一種使用脈沖寬度調(diào)制或PWM的開關(guān)放大器。在直接輸入信號(hào)隨可變脈沖寬度變化的情況下，導(dǎo)通角不是一個(gè)因素。

在這個(gè) D 類放大器系統(tǒng)中，線性增益不被接受，因?yàn)樗鼈兊墓ぷ鞣绞骄拖褚粋�(gè)典型的開關(guān)，只有兩個(gè)操作，ON 或 OFF。

在處理輸入信號(hào)之前，模擬信號(hào)通過各種調(diào)制技術(shù)被轉(zhuǎn)換成脈沖流，然后被應(yīng)用到放大器系統(tǒng)。由于脈沖持續(xù)時(shí)間與模擬信號(hào)相關(guān)，因此在輸出端使用低通濾波器再次重建。

D 類放大器是A、B、AB、C 和 D 段中功率效率最高的放大器類別。它具有較小的散熱量，因此需要較小的散熱器。該電路需要各種開關(guān)元件，例如具有低導(dǎo)通電阻的 MOSFET。

它是數(shù)字音頻播放器或控制電機(jī)中廣泛使用的拓?fù)洹５�我們�?yīng)該記住，它不是數(shù)字轉(zhuǎn)換器。盡管對(duì)于更高的頻率，D 類放大器并不是一個(gè)完美的選擇，因?yàn)樗�在少�?shù)情況下具有帶寬限制，具體取決于低通濾波器和轉(zhuǎn)換器模塊的功能。

其它放大器類

除了傳統(tǒng)功放，還有幾類，分別是E類、F類、G類、H類。

E類放大器是一種采用開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作在射頻的高效功率放大器。單極開關(guān)元件和調(diào)諧電抗網(wǎng)絡(luò)是與 E 類放大器一起使用的主要組件。

F類是諧波方面的高阻抗放大器。它可以使用方波或正弦波驅(qū)動(dòng)。對(duì)于正弦波輸入，該放大器可以使用電感器進(jìn)行調(diào)諧，并可用于增加增益。

G 類使用軌開關(guān)來降低功耗并提高效率性能。而H類是G類的進(jìn)一步改進(jìn)版。

A類放大器用放大器。在某些情況下，字母由制造商提供，用于表示其專有設(shè)計(jì)。一個(gè)最好的例子是 T 類放大器，它是一種特殊類型的開關(guān) D 類放大器的商標(biāo)，用于 Tripath 的放大器技術(shù)，這是一項(xiàng)專利設(shè)計(jì)。