B類功率放大器

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當集電極電流僅在輸入訊號的正半週期內流動時，功率放大器被稱為B類功率放大器。

B類工作

B類工作中電晶體的偏置方式使得在零訊號條件下，沒有集電極電流。工作點被選擇為集電極截止電壓。因此，當施加訊號時，只有正半週期在輸出端被放大。

下圖顯示了B類工作期間的輸入和輸出波形。

當施加訊號時，電路對於輸入的正半週期被正向偏置，因此集電極電流流動。但在輸入的負半週期，電路被反向偏置，集電極電流將不存在。因此，只有正半週期在輸出端被放大。

由於負半週期完全不存在，訊號失真會很高。此外，當施加的訊號增加時，功耗也會增加。但與A類功率放大器相比，輸出效率提高了。

為了最大限度地減少缺點並實現低失真、高效率和高輸出功率，在此B類放大器中使用了推輓配置。

B類推輓放大器

雖然B類功率放大器的效率高於A類，但由於僅使用輸入的一個半週期，因此失真度很高。此外，輸入功率沒有被完全利用。為了補償這些問題，在B類放大器中引入了推輓配置。

構造

推輓B類功率放大器的電路由兩個相同的電晶體T₁和T₂組成，它們的基極連線到中心抽頭的輸入變壓器T_r1的副邊。發射極短路，集電極透過輸出變壓器T_r2的初級接收到V_CC電源。

B類推輓放大器的電路安排與A類推輓放大器相同，只是電晶體偏置在截止狀態，而不是使用偏置電阻。下圖詳細說明了推輓B類功率放大器的構造。

下面詳細介紹了B類推輓放大器的電路工作原理。

操作

上圖所示的B類推輓放大器電路清楚地表明，兩個變壓器都是中心抽頭的。當沒有輸入訊號時，電晶體T₁和T₂處於截止狀態，因此沒有集電極電流流動。由於沒有從V_CC汲取電流，因此沒有浪費功率。

當輸入訊號施加時，它被施加到輸入變壓器T_r1，該變壓器將訊號分成兩個彼此相位相差180^o的訊號。這兩個訊號被提供給兩個相同的電晶體T₁和T₂。對於正半週期，電晶體T₁的基極變為正，集電極電流流動。同時，電晶體T₂具有負半週期，這使電晶體T₂進入截止狀態，因此沒有集電極電流流動。產生的波形如下圖所示。

對於下一個半週期，電晶體T₁進入截止狀態，電晶體T₂進入導通狀態，以貢獻輸出。因此，對於這兩個週期，每個電晶體交替導通。輸出變壓器T_r3用於連線這兩個電流，產生幾乎無失真的輸出波形。

B類推輓放大器的功率效率

每個電晶體中的電流是半個正弦環的平均值。

對於半個正弦環，I_dc由下式給出

$$I_{dc} = \frac{(I_C)_{max}}{\pi}$$

因此，

$$(p_{in})_{dc} = 2 \times \left [ \frac{(I_C)_{max}}{\pi} \times V_{CC} \right ]$$

此處引入因子2，因為推輓放大器中有兩個電晶體。

集電極電流的RMS值 = $(I_C)_{max}/ \sqrt{2}$

輸出電壓的RMS值 = $V_{CC} / \sqrt{2}$

在最大功率的理想條件下

因此，

$$(P_O)_{ac} = \frac{(I_C)_{max}}{\sqrt{2}} \times \frac{V_{CC}}{\sqrt{2}} = \frac{(I_C)_{max} \times V_{CC}}{2}$$

現在總最大效率

$$\eta_{overall} = \frac{(P_O)_{ac}}{(P_{in})_{dc}}$$

$$= \frac{(I_C)_{max} \times V_{CC}}{2} \times \frac{\pi}{2 (I_C)_{max} \times V_{CC}}$$

$$= \frac{\pi}{4} = 0.785 = 78.5\%$$

集電極效率將相同。

因此，B類推輓放大器的效率比A類推輓放大器有所提高。

互補對稱推輓B類放大器

剛剛討論的推輓放大器提高了效率，但中心抽頭變壓器的使用使電路笨重、重量大且成本高。為了使電路更簡單並提高效率，可以使用互補電晶體，如下圖所示。

上述電路採用NPN電晶體和PNP電晶體，以推輓配置連線。當施加輸入訊號時，在輸入訊號的正半週期，NPN電晶體導通，PNP電晶體截止。在負半週期，NPN電晶體截止，PNP電晶體導通。

這樣，NPN電晶體在輸入的正半週期放大，而PNP電晶體在輸入的負半週期放大。由於電晶體彼此互補，但在以B類推輓配置連線時作用對稱，因此該電路被稱為互補對稱推輓B類放大器。

優點

互補對稱推輓B類放大器的優點如下。

• 由於不需要中心抽頭變壓器，因此減輕了重量和降低了成本。

• 不需要相等且相反的輸入訊號電壓。

缺點

互補對稱推輓B類放大器的缺點如下。

• 難以獲得具有相似特性的電晶體對（NPN和PNP）。

• 我們需要正負電源電壓。