乙类推挽功率放大器的电路结构

乙类推挽功率放大器是一种高效且常用的功率放大电路，它通过在正半周期和负半周期分别使用两个特性相同的晶体管，来实现对输入信号的完整放大。本文将从工作原理、电路结构、参数计算、优缺点等方面对乙类推挽功率放大器进行详细的分析和阐述。

一、工作原理

乙类推挽功率放大器的基本工作原理是：利用两只参数相同的晶体管，分别工作在输入信号的正半周期和负半周期，然后通过一定的电路结构将两者的输出波形在负载上组合起来，得到一个完整的输出波形。

具体来说，乙类推挽功率放大器包含两个主要的晶体管，一般选择NPN型和PNP型晶体管各一只。当输入信号为正半周期时，NPN型晶体管导通，PNP型晶体管截止，负载上得到正半周期的信号；当输入信号为负半周期时，NPN型晶体管截止，PNP型晶体管导通，负载上得到负半周期的信号。通过这种方式，两个晶体管在输入信号的一个周期内轮流导通，形成互补工作状态，最终在负载上合成一个完整的输出波形。

为了激励这两个晶体管，电路一般需要使用正负两组电源供电，并且通过一个输入变压器（T1）对输入信号进行倒相，产生两个大小相等、极性相反的信号电压，分别激励两个晶体管。此外，还需要一个输出变压器（T2）将两个晶体管的输出信号合成完整的正弦波。

二、电路结构

乙类推挽功率放大器的典型电路结构如下：

输入变压器（T1）：用于对输入信号进行倒相，产生两个大小相等、极性相反的信号电压，分别激励两个晶体管。

功率放大管（V1、V2）：组成对管结构，V1为NPN型晶体管，V2为PNP型晶体管。两者在输入信号的一个周期内轮流导通，工作在互补状态。

输出变压器（T2）：用于将V1和V2的输出信号合成完整的正弦波。

分压式电流负反馈偏置电路（Rb1、Rb2、Re）：用于设置静态工作点，避免交越失真。静态时，V1和V2处于微导通状态，从而使晶体管工作在甲乙类状态，既保证了效率，又减少了失真。

三、参数计算

乙类推挽功率放大器的参数计算主要包括输出功率、集电极效率、晶体管的最大功耗等。

输出功率（Po）：

整个放大器（两个晶体管）的输出功率为：

其中，Ucem​为输出电压，Icm​为输出电流。若不考虑晶体管的饱和压降，则输出功率的最大值为：

集电极最大功耗（PCmax）：

​

此公式可作为选择功率管的依据。

集电极效率（ηC）：

集电极效率是集电极输出功率与电源供给功率之比，它与晶体管的电压利用系数（晶体管输出电压与电源电压之比）有关。当电压利用系数为1时，效率最高，即：

晶体管的耐压：

放大器工作时，晶体管EC极可能承受的最大耐压为电源电压的两倍，即要求晶体管的耐压BVCEO大于2Ec，这也是选取晶体管的一条依据。

四、波形分析与失真

乙类推挽功率放大器在工作过程中，会出现一些波形失真问题，其中最常见的是交越失真。

交越失真：

由于晶体管的输入特性和输出特性，在电流趋于零时，都存在一个非线性失真特别严重的区域。因此，当两个晶体管的输出电流相互交替时，其波形和输入波形相差较大，导致输出波形在正负半周期交接处出现失真，这种失真称为交越失真。

消除交越失真的方法：

为了消除交越失真，可以分别给两个晶体管的发射结加很小的正偏压，使两个晶体管在静态时各有一个很小的Ic流过。这样，既可以消除交越失真，又不会对效率有很大影响。严格来说，此时晶体管已工作在甲乙类状态，但由于静态偏压较小，所以一般仍称为乙类放大器。

五、优缺点分析

乙类推挽功率放大器具有许多优点，但也存在一些缺点。

优点：

效率高：由于乙类放大器静态电流为零，使得效率得以提高，通常可以达到78.5%左右的最大效率。

结构简单：采用两个参数相同的晶体管，以推挽方式存在于电路中，结构简单，易于实现。

输出能力强：由于两个晶体管轮流导通，输出能力强，适用于大功率放大场合。

缺点：

存在交越失真：由于晶体管的非线性特性，导致正负半周期交接处出现失真。

频率特性不好：由于输出变压器和晶体管的高频特性限制，乙类推挽功率放大器的频率特性较差，适用于低频放大场合。

开关管承受电压高：由于变压器带有中心抽头，且开关管在关断瞬间会产生较大的电压尖峰，对开关管的耐压要求较高。

六、应用实例

乙类推挽功率放大器在音频放大器、射频放大器等领域有着广泛的应用。以下是一个简单的应用实例：

音频放大器：

在音频放大器中，乙类推挽功率放大器用于放大音频信号，驱动扬声器发声。由于乙类推挽功率放大器效率高、输出能力强，使得音频放大器具有较高的功率输出和较低的功耗。

射频放大器：

在射频放大器中，乙类推挽功率放大器用于放大射频信号，用于无线通信系统的发射机部分。由于乙类推挽功率放大器具有较高的效率，使得无线通信系统能够更有效地利用能源，提高发射机的功率输出和覆盖范围。

七、总结

乙类推挽功率放大器是一种高效且常用的功率放大电路，它通过两个特性相同的晶体管在正半周期和负半周期轮流导通，实现对输入信号的完整放大。虽然乙类推挽功率放大器存在一些缺点，如交越失真和频率特性不好等，但其高效、结构简单、输出能力强等优点使其在音频放大器、射频放大器等领域有着广泛的应用。通过合理的电路设计和参数选择，可以进一步提高乙类推挽功率放大器的性能和稳定性，满足各种应用需求。