深度剖析B类推挽放大器-电子发烧友网

在B类推挽放大器中，输出电流（集电极电流）仅为输入信号周期的一半。因此，失真是过度的。因此，在B类音频放大器中无法实现单端操作。B 类音频（未调谐）放大器必须使用推挽操作来减少失真。实际上，在 B 类推挽放大器中，一个晶体管说 Q1在一个半周期内导通，而另一个晶体管即 Q2在另一个半周期中传导。

A 类功率放大器可以使用单端或推挽操作。然而，在大多数 A 类功率放大器中，由于上述各种优点，推挽操作是首选。

B类推挽放大器的电路与A类推挽放大器的电路相同。区别在于偏置的顺序。在B类电路中，晶体管偏置近于截止。因此，图1的电路表示B类推挽放大器，如果电阻R也是如此1为零是因为如果硅晶体管的基极与发射极短路，则其基本处于截止状态。

B类推挽放大器优于A类推挽放大器的优势

更大的功率输出
更高的转换效率
零信号时的功率损耗可忽略不计

由于零功率消耗和零信号，在使用太阳能电池或简单电池的放大器中，B类操作是首选。

B类推挽放大器的缺点

谐波失真更高
不使用自偏置
电源电压需要良好的调节

集电极电路效率 |B类推挽放大器

我们假设晶体管特性是线性的、平行的和等距的，激励增量相等，因此动态传递特性是一条直线，如图2所示。我们还假设最小电流为零。图 2 显示了确定单个晶体管（如晶体管 Q）的集电极电流和集电极电压波形的图形方法1在 B 类条件下运行。

正弦励磁基极电流 i B ，集电极电流 iC和集电极电压 vC在交流周期的一半期间也是正弦的，在另一半周期中为零。有效载荷电阻R~~L1级~~对于一个晶体管，RL是输出变压器 TR 次级两端的负载电阻 2 、N1是主线和 N 的一半匝数2是次级的匝数，如图 1 所示。

i 的波形c和 vc对应晶体管Q1独自。晶体管Q波形2与图 2 中所示的类似，但 180^0^异相。因此，次级中的负载电流与两个集电极电流的差值成正比，形成完美的正弦波。

功率输出 $P_o = dfrac{I_mtimes V_m}{2} = dfrac{I_m}{2}[V_{CC}-V_{min}]$ .......（1）

每个晶体管在负载条件下的直流负载线是 i 的半正弦波的平均值c图 2.因此，对于这个半正弦波，

$I_{dc} = dfrac{I_m}{pi}$ ......(2)

因此，集电极电源中两个晶体管的直流电源输入为，

$P_i = dfrac{2I_m times V_{CC}}{pi}$ .......(3)

因此，集电极电路效率为，

$eta = dfrac{P_0}{P_i} times 100 % = dfrac{pi}{4} times dfrac{V_m}{V_{CC}} times 100%$ .....(4)

$= dfrac{pi}{4}（1-dfrac{V_{min}}{V_{CC}}）times 100%$ ......(5)

公式5显示，B类放大器的集电极电路效率的最大可能值为 25圆周率 78.5%。该最大理论值高于A类变压器耦合放大器的相应值50%。

对于这样的晶体管电路，其中V 分钟 << V 抄送，集电极电路效率接近理论最大极限。基本上，B类放大器中集电极电路效率的高值成为可能，因为在B类放大器中，电流为零，激励为零，而在A类放大器中，V漏极抄送即使在零信号下也提供信号。值得一提的是，在B类放大器中，集电极耗散是零信号，并随着信号幅度的增加而增加，而在A类放大器中，集电极耗散在零信号时最大，并随着信号幅度的增加而降低。

在B类放大器中，集电极电流的直流分量随着信号的增加而增加。因此，电源调节必须良好。

B类推挽放大器的集电极耗散

集电极总耗散 PD在两个晶体管中，都等于集电极电源电压输入的直流功率减去传递到负载的功率。因此

$P_D = P_i-P_o = dfrac{2I_mV_{CC}}{pi}-dfrac{I_mV_m}{2}$ ......(6)

但是 $I_m = dfrac{V_m}{R_{L1}}$ .......（7）

因此 $P_D = dfrac{2}{pi}times dfrac{V_{CC}V_{m}}{R_{L1}}-dfrac{V_m^2}{2R_{L1}}$ ........(8)

在零激励下，V m = 0。因此，根据公式8，集电极耗散为零，激励为零。使用公式 8，可以证明集电极耗散随着激励的增加而增加，并在处达到最大值。

因此，最大集电极耗散 P D ，max 由公式 8 在放 .......(9)

因此， $P_{Dmax} = dfrac{2}{pi} times dfrac{V_{CC}}{R_{L1}}times dfrac{2V_{CC}}{pi}-dfrac{1}{2R_{L1}}（2dfrac{V_{CC}}{pi}）^2 = dfrac{2V_{CC}^2}{pi^2R_{L1}}$ ........(10)

B类推挽放大器的最大功率输出

当 V m = V抄送即当 V 分钟 = 0。因此

$P_{omax} = dfrac{I_m V_{CC}}{2} = dfrac{V_{CC}^2}{2R_L}$ .......(11)

从等式（10）和（11）中我们发现，

$P_{Dmax} = dfrac{4}{pi^2} times P_{omax} = 0.4 P_{omax}$ ......(12)

从公式（12）中，我们得出结论，B类放大器的两个晶体管加在一起必须能够耗散大约40%的最大功率输出。对于设计用于提供最大功率输出（例如 50 瓦）的 AB 类放大器，P ~~最大值~~ – 20 瓦，即每个晶体管必须能够耗散 10 瓦。因此，我们得出结论，B类推挽放大器能够提供5倍于每个晶体管功耗能力的输出功率。

另一方面，在A类放大器中，使用两个晶体管并联操作以获得相同的输出功率为50瓦，假设最大转换效率为50%，直流功率要求为 $P_i = dfrac{P_o}{eta} = dfrac{50}{0.5} = 100$ 瓦特。这个100瓦的完整功率必须在两个晶体管中耗散为零信号。因此，每个晶体管必须能够耗散 50
瓦。因此，在零激励下，在A类操作中，每个晶体管的稳定损耗为50瓦，而在B类放大器中，待机或零励磁集电极耗散为零。这清楚地表明了 B 类推挽操作优于 A
类并联操作。

B类推挽放大器中的失真

在推挽放大器中，甚至谐波也会从输出中消除。那么唯一有意义的谐波失真是硬谐波失真。因此，由下式给出，

$D_3 = dfrac{|B_3|}{|B_1|}$ .......(13)

考虑到失真的功率输出，由下式给出，

$P = （1 + D_3^2） times dfrac{B_1^2 R_{L1}}{2}$ .......(14)

示例 1 图 1 所示的理想推挽式 B 类功率放大器具有 R 2 = 0，V 抄送 = 24 伏，N 2 = 2N1和 R L = 10 欧姆。晶体管的 hfe = 30。输入是正弦波的。用于 V 时的最大输出信号 m = V 抄送，确定（a）输出信号功率（b）每个晶体管中的集电极耗散。还可以计算每个晶体管的最大集电极耗散。

溶液： $R_{L1} = （dfrac{N_1}{N_2}）^2 times R_L = （dfrac{1}{2}）^2 times 10 = 2.5 欧姆$

当 V m = V 抄送，功率输出为

$P_{max} = dfrac{V_{CC}^2}{2R_L} = dfrac{（24）^2}{2 times 2.5} = 115.2 瓦$

两个晶体管的总集电极耗散为，

$P_D = dfrac{2}{pi}times dfrac{V_{CC}times V_m}{R_{L1}}-dfrac{V_m^2}{2R_{L1}}$

在 $V_m = V_{CC}$ ，

$P_D = dfrac{2}{pi}times dfrac{V_{CC}^2}{R_{L1}}-dfrac{V_{CC}^2}{2R_{L1}}$

$= dfrac{V_{CC}^2}{R_{L1}}（dfrac{2}{pi}-dfrac{1}{2}）$ $= dfrac{24^2}{2.5}（0.6366-0.5） = 31.47 瓦$

因此在每个晶体管中耗散 = $dfrac{31.47}{2} = 15.73 瓦$

$P_{Dmax} = dfrac{2V_{CC}^2}{pi^2R_{L1}} = dfrac{1times 24^2}{pi^2 times 2.5^2} = 46.688 瓦$

因此，每个晶体管的最大集电极耗散 $= dfrac{46.688}{2} = 23.344 瓦$

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