一、A類放大器

最常用的功率放大器配置類型是A 類放大器。A 類放大器是最簡單的功率放大器形式，它在標準共發射極電路配置中使用單個開關晶體管，以產生反相輸出。晶體管始終處于“導通”偏置狀態，以便在輸入信號波形的一個完整周期內導通，從而產生最小失真和最大幅度的輸出信號。

這意味著A 類放大器配置是理想的工作模式，因為即使在負半周期內，輸出波形也不會有交越或關斷失真。A 類功率放大器輸出級可以使用單個功率晶體管或連接在一起的晶體管對來分擔高負載電流。

二、A類放大器效率計算

下面為功率放大器效率：

功率放大器效率計算

功率放大器效率

η% ——是放大器的效率

Pout – 是傳遞給負載的放大器輸出功率

Pdc– 是從電源獲取的直流功率

對于功率放大器來說，放大器電源的良好設計非常重要，可以為輸出信號提供最大可用的連續功率。

下面這個為分壓網絡：

分壓網絡

在上圖中，電流增益為 β 的 BJT 晶體管由分壓器網絡偏置，分壓器網絡由連接到基極支路的兩個并聯電阻 R 1和 R 2組成。未施加交流信號時的集電極電流和電壓 (I C0 ,V C0 ) 設置放大器的工作點或靜態點。靜態點非常重要，因為它在輸出特性中的位置決定了導通角值，從而決定了放大器的類別。

可以使用偏置電阻和發射極電阻的值來調整這組值 (I C0 ,V C0 )。實際上，集電極電流 I C0由下式給出：

偏置集電極電流

我們可以明確公式2中的兩個參數：0.7V對應于電壓VBE，這是硅基晶體管的閾值電壓。電阻R 1 //R 2 是偏置電路的并聯等效電阻，由比率(R 1 ×R 2 )/(R 1 +R 2 )給出。

集電極電壓 V C0滿足：

偏置集電極電壓

A 類放大器的特點是導通角為 360°。為實現此功能，A 類放大器的靜態點選擇在負載線的中間，如下圖所示：

A 類偏置條件 靜態點滿足：I C0 =V supply /2R C和V C0 =V supply /2。 這些公式連同上面兩個公式可以為偏置電阻選擇合適的值以獲得 A 類放大器。 A類放大器的吸收功率是一個常數，等于P abs = V supply ×I C0。 輸出功率是均方根輸出電流和電壓的乘積：P out = V out,rms × I out,rms。 當輸出電流達到上限I C 0且輸出電壓達到電源V supply時，P out的最大值被給出：P out,max = (V supply ×I C0 )/2。因此，最大效率是：

A 類放大器的最大效率 實際上，效率大約為 20% 到 30%，使用兩個晶體管配置可以達到 50%。這種低效率凸顯了一個事實，即使沒有應用交流輸入信號，A 類放大器也會耗電。

三、A類放大器原理

下圖顯示了A 類放大器的波形。下面顯示的第一個波是實際驅動晶體管基極的輸入，而第二個波是作為輸入結果流動的集電極電流 I(c) 的輸入。

A類放大器工作原理圖 Y軸或水平軸線表示上圖中的導通角。從上圖可以清楚地看出，集電極電流 I(c) 在輸入信號的 360 度范圍內流動。因此，放大器始終處于開啟狀態，因此 A 類放大器的效率非常低，約為 25% 到 30%。然而，由于這個原因，這種放大器的增益很高。 A 類放大器用作線性放大器，因為輸出是輸入信號的副本（更精確的放大副本）。但需要注意的是，工作中的三極管絕不能因輸入信號而被推向飽和或截止狀態。如果由于某種原因發生這種情況，你將獲得具有平坦峰值的輸出波形。

共發射極甲類放大器電路 上圖所示電路為共發射極A類放大器電路。首先，偏置電阻R1 和 R2 由單個可變電阻器 R(b) 代替。R3 重命名為 R(c)。R4 和旁路電容被解雇并在這里失業，否則，通過調整 R(b) 將在負載線上滑動的 Q 點帶到它的中心。

A類放大器模型 上面的模型顯示了以 Q 點為中心的負載線。V(CEQ) 在其行為方面與 V(CE) 幾乎相同，唯一的區別在于它更像是一種特定類型的值，而不是一系列值。I(CQ) 和 I(C) 也是如此。

三、A類放大電路

1、A 類中的基本公共發射器配置 這里以 CEA 為例A 類放大器的基本配置。CEA的輸出級如下所示：

基本 CEAA 的輸出級 這是 A 類功率放大器的最基本配置，請注意負載電阻R L直接連接到集電極支路。此配置稱為通用發射極放大器 A 類的基本 CEAA 。 下圖顯示了如何將輸出信號分解為兩個分量：偏置直流信號和交流放大信號：

輸出信號的直流和交流分量 上圖所示的輸出信號非常直觀地分解為一個DC 分量(V C0 ,I C0 ) 和一個AC 分量(v C (t),i C (t))，使我們可以寫出總輸出信號 V C (t) 和 I C (t) :

輸出信號的分解 對于電路圖中的純電阻負載，v C (t)=V AC ×sin(ωt) 和 i C (t)=-I AC ×sin(ωt)。 符號 ω 代表角頻率：ω=2πf。 負載P L (t)所吸收的瞬時功率來自于偏置信號和替代信號的貢獻： P L (t)=(V supply -V C (t))×I C (t)。 可以通過對一個信號周期的積分計算表明，平均吸收功率 P L由于偏置 P L,DC可以分解為一個功率，而由于負載 P L上的信號變化，平均吸收功率 P L 可以分解為一個有用功率，交流電：

負載吸收的平均直流和交流功率 提供給放大器的總功率 P tot來自直流電源：P tot =V supply ×I C0。因此，上面電路配置的效率是有用功率與總供應功率之比：η=P L,AC /P tot。 從公式 2中給出的 P L,AC表達式可以看出，當 V AC和 I AC最大化時，效率最大，也就是說 V AC,max =V supply /2=V C0（參見下圖中的原因）和 I AC,max =I C0。 因此，最大效率為：

基本 CEAA 配置的最大效率 上面詳述的所有信息都可以在下面中綜合：

基本 CEAA 的功率分配 淺藍色區域代表提供給系統的總功率Ptot。這里非常直觀地看到，實現放大過程 P L,AC （淺綠色）所吸收的有用功率僅代表 P tot的一小部分。為了克服這種非常低的效率，解決方案之一是將集電極支路與變壓器耦合，這就是下面的要講的部分。 2、達林頓晶體管配置

達林頓器件的總電流增益Beta (β)或hfe值是晶體管的兩個單獨增益相乘的乘積，與單個晶體管電路相比，非常高的β值和高集電極電流是可能的。 為了提高A 類放大器的全功率效率，可以設計在集電極電路中直接連接變壓器的電路，以形成稱為變壓器耦合放大器的電路。變壓器通過使用變壓器的匝數比 ( n)匹配負載阻抗與放大器輸出阻抗來提高放大器的效率，下面給出了一個示例。 3、變壓器耦合放大電路 這里介紹另一種涉及使用變壓器的CEAA配置。以下配置將被稱為變壓器耦合 CEAA。該架構的輸出階段如下圖所示：

變壓器耦合 CEAA 的輸出級 首先，簡要介紹一下變壓器的組成部分。它是在兩個去耦電路之間傳輸能量的無源元件，通常與繞在一個磁芯周圍的兩個電感一起工作，第一個電感的匝數為 n 1，次級電路為 n 2。變壓器的輸入（此處為 V C，I C）和輸出信號（此處為 V L，I L）滿足：

理想變壓器恒等式 由于變壓器，負載與集電極支路去耦，因此放大器的工作點發生變化。實際上，在電源和集電極支路之間沒有插入電阻。此外，由于電感不會阻擋直流電壓，我們可以認為變壓器的直流電阻等于零。 在基本的 CEAA（上面的例子）中，偏置電壓為 V C0 =V supply /2。由于我們上面提到的原因，在變壓器耦合的 CEAA 中，偏置電壓變為V C0 =V supply。 負載線的斜率將由-1/R' L給出，其中 R' L是初級電路中的視在負載。 視在負載的表達式定義為 R' L =V C /I C。從上面的公式，我們知道 V C =N×V L和 I C =I L /N。因此，表觀負載由下式給出：

初級電路中的視在負載 如上面例子的波形圖所示，對于基本 CEAA，我們可以將變壓器耦合 CEAA 的輸出信號分解為直流分量（V supply，I C0）和交流分量（ V AC，I AC）。 考慮到所有這些信息，變壓器耦合 CEAA 的配電圖如下所示：

變壓器耦合 CEAA 的功率分配 比較上面的圖和這個圖，我們可以清楚地看到，在變壓器耦合配置的情況下，代表放大過程有用吸收功率的淺綠色區域的比例要大得多。 當 V AC和 I AC最大化時，效率最大化。在這種情況下，V AC ,max =V supply和 I AC,max =I C0。因此，變壓器耦合 CEAA的最大效率 η max由下式給出：

變壓器耦合 CEAA 配置的最大效率 與基本 CEAA 配置相比，此配置的效率提高了 2 倍。因此，當將 A 類放大器的輸出級與變壓器耦合時，可以實現50%的理想效率。

四、A類放大器優缺點

1、A類放大器的優點

由于輸入信號的輸出精確復制，它具有高保真度。

它改善了高頻響應，因為有源器件全時開啟，即不需要時間來開啟器件。

沒有交越失真，因為有源器件在輸入信號的整個周期內都導通。

單端配置可以在 A 類放大器中輕松且實際地實現。

2、A類放大器的缺點

由于電源和散熱器較大，A 類放大器價格昂貴且體積龐大。

它的效率很低。

由于變壓器耦合頻率響應不是很好。

審核編輯 ：李倩