放大器具有不同的分类方法。通常,对放大器组件在整个信号摆幅周期内工作的时间进行分类,即导通角之差。通过为放大器组件安排不同的偏置条件,可以制造放大器。在不同的状态下工作。在EMC领域,固态放大器中最常用的偏置方法是A类,AB类和C类。
甲类功放
在输入正弦信号的整个周期内,A类放大器的有源器件被打开。人们普遍认为A类放大器和线性放大器是同义的,输出信号是输入信号的线性放大。在无线通信应用中,必须考虑复调制信号时的情况。在EMC应用中,输入信号相对简单,放大器必须在功率压缩阈值下工作。A类放大器是EMC领域中常用的功率放大器,其工作原理图如图所示。
A类放大器工作原理图
不管是否存在RF输入信号,A类放大器的偏置设置都应使晶体管的静态工作点以器件电流为中心,以确保其在线性工作区域内以足够的电压范围工作整个输入。信号幅度的变化被复制而没有被削波或压缩。
A类放大器的优点:
A类设计比其他类型的设计更简单,并且输出部分可以具有一个设备。
当器件通过偏置设置在传输特性的线性部分中工作时,放大器可以以更高的精度重现更多功率的输入信号,并且当输入信号功率增加1时,输出功率也增加1 dB。 dB,所以它是线性放大器。
当工作在线性区域时,其他频率分量产生的能量很小,即谐波很小。
由于该设备始终通过偏置电压设置处于活动状态,并且不会关闭,因此没有“开启”时间。
可以忠实地再现连续波和脉冲连续波信号。
A类放大器的缺点:
由于静态工作电流约为最大输出电流的一半,因此效率相对较低。从理论上讲,最大效率为50%,但是实际效率会因输出损耗而降低,例如滤波器,合路器,耦合器,隔离器,功率转换效率等,这可能会使驱动效率降低约10%。
如果通过A类放大器需要更高的输出功率,那么浪费的功率和随之产生的热量将大大增加。对于传递给负载的每瓦功率,该放大器最多消耗9瓦热量。对于大功率A类放大器,这意味着需要非常大且昂贵的电源和散热器。
对于散热不足的A类功率放大器,温度升高10°C将导致内部功率器件的MTBF大大降低。
AB类放大器
在讨论AB类放大器之前,让我们简要介绍一下B类放大器。B类放大器的晶体管偏置使器件 只能导通输入信号的一半周期,而在另一半周期内关闭。为了在整个周期内重现信号,可以使用双管B类推挽电路,如图所示。B类放大器偏移设置
当没有输入信号时,这会使设备的输出电流为零,并且每个设备仅在特定的信号半周期内工作。因此,B类放大器效率很高,理论上可以达到78.5% 。但是,由两个管交替打开和关闭引起的交叉失真使线性度变差。这种交叉失真的存在使其不适用于商业电磁兼容性标准。AB类放大器也常用于EMC领域,其工作原理图如图所示。
AB类放大器试图使工作效率接近B类放大器,而线性度却接近A类放大器。通过调整偏置电压设置,可以像输入B类放大器一样在输入信号的半个周期内打开AB类放大器中的每个电子管。 但在两个半周期中,每个管都会有一个很小的区域,该区域会打开,从而避免了两个管同时关闭的间隔。结果,当将来自两个器件的波形组合在一起时,由交叉点引起的交叉失真将大大减少或完全消除。通过精确设置静态工作点,AB类放大器可以确保其谐波/失真性能足以满足EMC领域的要求,即其线性度可以满足商业电磁兼容性测试标准IEC61000-4-3和IEC61000-4-6的需求。
与B类放大器相比,AB类放大器在线性方面牺牲了一些效率,但与A类放大器相比却具有更高的效率(理论上为60%至65%)。
AB类放大器的优点:
频率范围更小,价格更便宜。
与A类放大器相比,功率效率大大提高。
对于相同的功率等级和功率等级,AB类放大器可以设计为使用比A类更少的设备。
空气冷却,比A类放大器的冷却器轻。
AB类放大器的缺点:
产生的谐波需要注意特定产品给出的规格,尤其是二次谐波。通过仔细调整偏置设置并使用推挽拓扑,AB类放大器可以显着抑制谐波。
编辑:hfy
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