乙类功率放大器也称为B类功率放大器,也是一种线性放大器。甲类放大器的效率低,一般仅用小功率放大或信号放大使用,真正用于大功率放大的是乙类(B类)或甲乙类(AB类)功放。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器,每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。乙类放大器的优点是效率高,缺点是会产生交越失真。
乙类功放(B类功放)放大的工作方式是当无讯号输入时,输出晶体管不导电,所以不消耗功率。当有讯号时,每对输出管各放大一半波形,彼此一开一关轮流工作完成一个全波放大,在两个输出晶体管轮换工作时便发生交越失真,因此形成非线性。
B类功率放大器在工作的时候晶体管的正负通道处于关闭状态。当正相信号过来的时候只有正相通道工作,而负相通道关闭。两个通道不会同时工作,所以没有信号的部分,完全不会出现功率损失。但是当正负通道开启关闭时,会出现跨越失真,尤其低电平的时候,因此B类功率放大器不是真正意义的高保真功率放大器。
乙类功率放大器工作原理
乙类功放的特点是直流偏置电流几乎0,这样就可以使得在没有输入信号Vi的时候,不在维持偏置电流上浪费功耗,进而提高工作效率。这样做的代价是电路会稍微复杂一点,需要两个互补的放大电路才能做到。
下面分析一个概念型的乙类功放电路,如下图所示:
上图中,Q1和Q2为一对性能相同的互补的npn和pnp晶体管,组成上下两个分别的放大器,一个负责放大正半周信号,一个负责放大负半周信号。这种工作方式称为:推挽式(push-pull )工作方式。
下面我们分析其导通状态:
a 当没有输入信号时(或输入信号Vi小于0.7V且大于-0.7V时),晶体管Q1、Q2都截止,负载RL上没有电流,整个电路没有直流偏置电流(IC为0)。
b. 当输入信号Vi大于0.7V时,晶体管Q1导通、Q2截止,负载电流从VCC通过Q1流向RL。
c. 当输入信号Vi小于-0.7V时,晶体管Q2导通,负载电流从地通过RL和Q2流向负电源(-VCC)。
交越失真
乙类放大器的缺陷在于:在输入信号为-0.7V到0.7V那段区间,输出电压和输出电流为空白,如下图所示:
这种输出波形的失真称为交越失真(crossover distortion)。
甲类与乙类的比较
晶体管功放输出级晶体管的工作状态,可以分做甲类与乙类。
所谓甲类,简单地说就是使输出级晶体管在正弦交流信号的正负半周时均工作在线性区,而乙类则是仅使输出级的晶体管在正弦交流信号的正半周(或是负半周)工作在线性区。由于输出级晶体管的工作状态不同,使得输出级的电源利用效率(即输出功放与耗电功率之比)也不同。
在实用的输出电路中,乙类的效率要比甲类的效率高2—3倍。比如马兰士PM80晶体管功放,在确定的供电电源条件下,工作在乙类时输出功率有100W,而在甲类时只有20W。
甲类与乙类的对比
甲类功放不存在交越失真,而且不论实际输出功率大小,输出级晶体的内阻均为恒定。而乙类功放总会有一定的交越失真(尽管这种失真可能极小),另外,在大输出时输出级晶体管的内阻较小,但在小输出时输出级晶体管的内阻却比较大。这些不同,造成听感上也有不同,甲类功放的声音相对乙类功放而言比较柔和,另外对音箱的低频控制力也比乙类功放强,尤其是在小音量时低音的质感要好一些。
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