在本教程中，我们将学习电子领域中一个有趣的主题:功率放大器。它们被用于音频应用，无线电通信，医疗设备(MRI)和更多。所以，我们将学习什么是功率放大器，功率放大器的不同类型，功率放大器的类别和一些应用。
大纲
简介
放大器是一种电子设备，用于增加输入信号的电压/电流/功率。它接收一个微弱的电信号/波形，并通过使用外部电源在输出端再现一个类似的更强的波形。
根据对输入信号的改变，放大器大致分为电流放大器、电压放大器和功率放大器。在本文中，我们将详细了解功率放大器。有关不同类型放大器的更多信息:放大器的不同类型和应用
什么是功率放大器?
功率放大器是一种电子放大器，设计用来增加给定输入信号的功率大小。输入信号的功率增加到足够高的水平，以驱动输出设备的负载，如扬声器，耳机，射频发射器等。与电压/电流放大器不同，功率放大器被设计成直接驱动负载，并用作放大器链中的最后一块。
功率放大器的输入信号需要超过一定的阈值。因此，不是直接将原始音频/射频信号传递给功率放大器，而是首先使用电流/电压放大器进行预放大，经过必要的修改后作为输入发送给功率放大器。下面是音频放大器的框图和功率放大器的用法。
在这种情况下，麦克风被用作输入源。麦克风信号的幅度对功放来说不够。因此，首先对它进行预放大，电压和电流略微增加。然后，信号通过一个音调和音量控制电路，使美学调整音频波形。最后，信号通过功率放大器，功率放大器的输出馈送到扬声器。
功率放大器的类型
根据所连接的输出设备的类型，功率放大器分为以下三种:
- 音频功率放大器
- 射频功率放大器
- 直流功率放大器
音频功率放大器
这种功率放大器用于增加较弱音频信号的功率大小。用于电视、手机等扬声器驱动电路的放大器属于这一类。
音频功率放大器的输出范围从几毫瓦(如耳机放大器)到数千瓦(如高保真/家庭影院系统中的功率放大器)。
射频功率放大器
无线传输需要调制的波通过空气远距离传送。信号通过天线传输，传输的范围取决于馈送到天线的信号功率的大小。
对于像调频广播这样的无线传输，天线需要数千千瓦的功率输入信号。在这里，使用射频功率放大器来增加调制波的功率大小，以达到所需的传输距离。
直流功率放大器
直流功率放大器用于放大PWM(脉宽调制)信号的功率。它们用于需要高功率信号驱动电机或执行器的电子控制系统。它们从微控制器系统接收输入，增加其功率，并将放大的信号馈送到直流电机或执行器。
功率放大器类
设计电源有多种方法放大器电路．每个电路配置的操作和输出特性彼此不同。
为了区分不同的功率放大器电路的特性和性能，我们使用功率放大器类，并分配字母符号来确定操作方法。
它们大致分为两类。用于放大模拟信号的功率放大器分为A、B、AB或C类。用于放大脉宽调制(PWM)数字信号的功率放大器有D、E、F等。
最常用的功率放大器是音频放大器电路中使用的功率放大器，它们分为A、B、AB或c类。所以，让我们详细地看看它们。
A类功率放大器
模拟波形由正高和负低组成。在这类放大器中，整个输入波形被用于放大过程。
一个晶体管被用来放大波形的正负两部分。这使得它们的设计简单，并使A类放大器最常用的功率放大器类型。虽然这类功率放大器被更好的设计所取代，但它们仍然受到爱好者的欢迎。
在这类放大器中，即使没有输入信号，也要一直使用有源元件(用于放大的电子元件，在这种情况下是晶体管)。这会产生大量的热量，使A类放大器的效率在正常配置下降低到25%，在变压器耦合配置下降低到50%。
A类放大器的导通角(用于放大的波形部分，在360°之外)为360°。因此，信号失真水平非常低，允许更好的高频性能。
B类功率放大器
B类功率放大器是为了降低A类放大器的效率和发热问题而设计的。这类放大器使用两个互补的晶体管来放大整个波形，而不是一个晶体管。
一个晶体管放大波形的正半部分，另一个放大波形的负半部分。因此，每个有源器件传导一半(180°)的波形，其中两个，当组合起来时，放大整个信号。
由于采用了双晶体管设计，B类放大器的效率比a类放大器提高了很多。它们可以达到大约75%的理论效率。这类功率放大器用于电池操作的设备，如调频收音机和晶体管收音机。
由于两半波形的叠加，在交叉区存在较小的失真。为了降低这种信号失真，设计了AB类放大器。
AB类功率放大器
AB类放大器是a类和B类放大器的组合。这类放大器是为了解决A类放大器效率低和B类放大器在交叉区信号失真的问题而设计的。
它像A类放大器一样保持高频响应，像B类放大器一样保持良好的效率。采用二极管和电阻相结合的方式提供较小的偏置电压，从而减少了交叉区附近的波形失真。因此，效率略有下降(60%)。
C类功率放大器
C类功率放大器的设计允许更高的效率，但降低了线性/导通角，在90°以下。换句话说，它牺牲了放大的质量来提高效率。
较小的传导角意味着更大的失真，因此这类放大器不适合音频放大。它们用于高频振荡器和射频信号的放大。
C类放大器通常包含一个调谐负载，它对某一频率的输入信号进行滤波和放大，对其他频率的波形进行抑制。
在这类功率放大器中，有源元件只在输入电压高于一定阈值时导电，这减少了功耗，提高了效率。
其他功率放大器
功率放大器类D、E、F、G等用于对PWM调制的数字信号进行放大。它们属于开关功率放大器的范畴，并不断地打开输出或不断地关闭之间没有任何其他水平。
由于这种简单性，在上述类别下的功率放大器可以达到高达(90-100)%的理论效率。
应用程序
下面是功率放大器在不同领域的应用:
- 消费电子:音频功率放大器几乎用于所有消费电子设备，从微波炉、耳机驱动器、电视、移动电话和家庭影院系统到剧院和音乐会的强化系统。
- 工业:开关型功率放大器用于控制大多数工业执行机构系统，如伺服和直流电机。
- 无线通信:高功率放大器在向用户传输蜂窝或调频广播信号时非常重要。由于功率放大器提高了数据传输速率和可用性，更高的功率级别成为可能。它们也被用于卫星通信设备。
结论
快速介绍功率放大器的概念。你们学到了什么是功率放大器以及它的需求，功率放大器的不同类型和类别以及一些应用。
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