1、传说中的功放

传说中的“功放”就是功率放大器的简称，为什么我们一提到功放就会想到音响设备呢？其他设备就不需要功率放大了吗？

这是有深刻原因的。音响中作为负载的扬声器，其阻抗一般是8ohm或4ohm，如此重的负载一般的电路是无法驱动的。

音响中的功放分为“前放”和“后放”，前放使用的是共射放大电路用于调节音量，后放使用的是共集放大电路用于驱动扬声器。如下图所示：

最简功放电路图

最简功放电路图仿真波形对于音响功放电路来说，后放很重要，因为扬声器的负载实在是太重了。按照后放的实现原理不同，可以分为甲类功放、乙类功放、甲乙类功放。

2、甲类功放

甲类功率放大器三极管的直流工作点在线性放大区的中点。如下面电路图，VCC是15V，需要给输入信号加上7.7V的直流偏压。

这样的设计的功放电路有两个特点：

①、因为电路不论输入信号怎么变化一直工作在线性放大区，所以失真小，没有交越失真；

②、效率低、发热量大。分析如下：

首先计算直流工作点，7.7V直流电压经过二极管0.7V管压降后得到Ve=7V。相当于电容C1左侧以7V为基准，C1右侧以0V为基准。

计算Ve可能达到的电压范围：

①、如果Re=6Kohm，RL=1kohm，当三极管完全导通时，三极管CE短接，Ve电压为15V，当三极管完全断开时，E极电流为0，Ve为Re和RL对电容电压7V的分压，Ve=6V。所以，Ve的电压范围为6V-15V，从而经过电容后的电压为-1V~8V。如下图仿真结果，输入电压为-4V~4V，输出电压最小只能到-1V，出现了消底失真。

②、如果Re=1Kohm，RL=6kohm，当三极管完全导通时，三极管CE短接，Ve电压为15V，当三极管完全断开时，E极电流为0，Ve为Re和RL对电容电压7V的分压，Ve=1V。所以，Ve的电压范围为1V-15V，从而经过电容后的电压为-6V~8V。如下图仿真结果，输入电压为-4V~4V，没有出现消底失真。

可见，Ve的最小电压是Re与RL的分压得到的，为了使甲类功放不出现消底失真，Re需要和RL同一量级，因为扬声器的阻抗很小，所以Re也必须很小，才能避免失真，Re越小三极管的导通电流越大，静态功耗也就越大。这就是甲类功放拥有好音效，但是功耗大的原因。

3、乙类功放

乙类功率放大器三极管的直流工作点在线性放大区起始点也就是零点，用NPN三极管放大输入信号的正半周期，用PNP三极管放大输入信号的负半周期。因为两个三极管不会同时导通，所以没有静态功耗。电路图如下：

从仿真结果看，输出信号存在“交越失真”。因为输入信号在-0.7V到0.7V之间时，上下三极管都不导通，输出电压为零，所以出现交越失真。为了消除交越失真，可以采用下面电路图，通过两个二极管抵消三极管的0.7V管压降：

仿真结果如下图所示：

乙类功放电路的缺点是

①、直流工作点在线性放大区起始点，线性度没有甲类功放好，

②、大功率时，三极管和二极管的发热不同，由于-2.5mV/°C的温漂影响，同样会有交越失真。

4、甲乙类功放

三极管和二极管发热不同的问题可以通过“热耦合”的方法解决，原理是将发热元件和不发热元件紧密靠近在一起，让两者的温差差不多，以减少温漂带来的影响。但是从电路的角度，可以用甲乙类功放电路来解决。甲乙类功放电路就是甲类和乙类功放电路的折中。

5、总结

甲类功放：三极管的直流工作点在线性放大区的中点，线性度好，信号质量最好，功耗最大。

乙类功放：三极管的直流工作点在线性放大区的起始点，线性度不好，而且容易产生交越失真，功耗最小。

甲乙类功放：输出信号质量没有甲类好，但比乙类好，功耗比甲类小，比乙类大。是甲类和乙类功放的折中，现在应用最为广泛。