1 前言

運算放大器(簡稱“運放”)通過輸出級的類型加以區分。本小型指南是一系列分立電路指南之一。

區分放大器的其中一種方式是通過其輸出級的類型。這種分類由輸出器件接通的輸出周期百分比決定?；究剂渴鞘д媾c功率的關系。

2 正文

基本分類為A、B、C和D類。D類是一種完全不同的概念，因此本指南中將不做詳細介紹(將會為D類放大器單獨制作一份小型指南)。D類放大器采用開關模式電路。輸出器件可以飽和(接通)或截止(斷開)。這在概念上與開關模式電源類似。

有些放大器采用D類輸出構建而成。D類放大器效率非常高。在必須提供較大的輸出電流且擔心芯片功耗問題的應用中，這點尤其具有吸引力。很多消費電子應用中的揚聲器驅動器就是該類放大器的一個例子。由于輸出驅動器自身的功耗極小且多數電流都輸送至負載，因此D類在電池供電電路中也頗受歡迎。事實上，那是這類放大器的主要屬性。D類的主要缺點是必須應對高頻雜散輻射。

可能還會遇到一些其它分類，但那些都非常少見。這類放大器往往與以某種方式改變電源電平來最大程度地降低功耗有關。本指南不討論這些類型。C類放大器有時會應用于RF電路，但大部分時候不會在運算放大器電路中使用。因此，就剩下A類和B類。

2.1 A類放大器

最簡單的配置為A類。在該類放大器中，輸出器件會進行偏置，使其在整個輸出波形周期一直接通。這樣可以使失真降至最低。不過，缺點是輸出器件上會產生功耗。A類放大器從電源獲取的功率是恒定的。未輸送給負載的功率消耗在輸出器件上。

基本的A類輸出如圖1所示。上方器件(Q1)為輸出驅動器。它在整個輸出周期內均接通。下方器件(Q2)只是一個恒流負載。空閑電流設置為大于預期將輸出給負載(RLOAD)的電流。

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從A類放大器的負載線路(見圖2)可以看出，偏置點經過設置，使得輸出器件在整個周期內接通。

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2.2 B類放大器

在B類輸出級中，輸出器件均經過偏置，使得各器件在半個周期內接通。這意味著，這種配置必然是一種推挽配置。這樣的優勢是可以極大降低輸出器件的功耗。只有輸出給負載的電流才會通過輸出器件。這使得B類輸出遠比其他幾類輸出更為適合單芯片運算放大器。輸出產生的熱量會導致輸入級出現漂移。

圖3所示為B類輸出級。Q1在周期的正值部分接通，Q2則在周期的負值部分接通。二極管補償輸出器件VBE的壓降。

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B類放大器的負載線路如圖4所示。注意，偏置點位于負載線路下方，表示器件(本例中為上方器件)靠近截止。

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B類輸出最大的問題是中心附近的小部分輸出，此時器件均斷開。這會導致出現一種稱為“交越陷波”的現象。這是一個非常嚴重的問題，尤其是在音頻應用中，因為最大失真點出現在最小信號點處。交越失真如圖5所示。

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交越陷波問題可以通過將輸出級更多地偏置到線性范圍來進行補償。這樣會使兩個器件在輸出周期的一部分時間內接通。如圖6所示，B類輸出級中的二極管被替換為電壓源。調高這些源的電壓可以使其對應器件在輸出周期的更多時間內接通。這樣可以減少交越陷波。不利的一面是輸出級功耗會增加。

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從負載線路(見圖7)可以看出，偏置點向上偏移，而遠離截止。

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3 結語

有時還會看到AB類以及進一步細分成AB1和AB2類等。這些稱謂與偏置點在曲線上的上移距離有關。此處所示原理圖僅供示例。實際電路可能會有所不同。例如，軌到軌輸出級往往會將輸出器件從發射極跟隨器(共集電極)變成共發射極。雖然單芯片運算放大器中通常無法更改輸出器件的偏置點，但有一些外部電路可以修改輸出類。

審核編輯：湯梓紅