功率放大器是各种电子系统的基本组件，尤其是在射频和音频应用中。这些放大器将信号功率提升到适合传输或驱动负载的水平。在不同类型的功率放大器中，AB、B 和 C 类因其更高的效率和独特的工作特性而脱颖而出。在本文中，我们将深入探讨这些放大器类别的细节，研究它们的波形、工作原理和相关方程，以了解它们的优势和劣势。
AB 类放大器：平衡方法
AB 类放大器旨在克服 A 类放大器的低效率，同时避免 B 类放大器中的失真问题。此类放大器的工作状态是两个晶体管（推挽）导通输入信号周期的一半以上但不到整个周期，这通常是通过将晶体管略微偏置到阈值电压以上来实现的。
如上图所示，AB 类放大器中的输入信号 Vg 略高于阈值电压 V th。导通角 α 略大于 π 弧度但小于 2π 弧度，这意味着每个晶体管的导通时间超过半个周期但少于整个周期。与 B 类放大器相比，这里的关键优势是交叉失真减少。
相应的电流 IT呈现平滑过渡，避免了 B 类放大器中出现的急剧截止。这种平滑过渡可实现更线性的放大和更好的保真度，尽管与 B 类放大器相比，效率有所降低。输出电压 Vd表明，在正半周期，一个晶体管导通，而在负半周期，另一个晶体管接管。波形略有重叠，确保信号路径连续，并最大限度地减少失真。
关键方程式：
在 AB 类操作中，静态电流 Iq 、峰值输出电流 Imax 和导通角 α\alphaα之间的关系至关重要。直流电流 IDC 的计算公式为：
该方程强调了偏置和导通角如何影响平均电流，从而影响放大器的效率。
B 类放大器：高效率，低保真度
B 类放大器以其高效率而闻名，理论上在理想条件下可达到 78.5%。此类放大器的每个晶体管都恰好传导输入信号的一半，从而产生 π 弧度的导通角。然而，由于输入信号过零点附近的非导通相位，这种操作会引入严重的交叉失真。
在 B 类操作中，如波形所示，输入信号 Vg 使得每个晶体管仅当输入信号超过阈值电压 Vth时才导通。导通角 α 正好是 π 弧度，每个晶体管在另一个半周期内完全关闭。
电流波形 IT呈现出急剧的截止，这对应于输入信号过零时晶体管的关闭。这种急剧的转变会引入交叉失真，这在小信号应用中尤其成问题，因为这种应用中的失真会变得更加明显。
关键方程式：
B 类放大器的效率是其主要优势之一。耗散功率 Pdiss和输出功率 Pout 与峰值电流 Imax和直流电流 IDC的关系如下：
该公式反映了 B 类放大器中效率与线性之间的权衡。虽然效率最大化，但线性和保真度却受到损害，因此 B 类放大器适合于效率比信号质量更重要的应用。
C 类放大器：以牺牲线性为代价实现极高的效率
C 类放大器的效率更高，通常超过 90%。然而，这会导致严重的信号失真，因此 C 类放大器主要适用于可使用调谐电路重塑信号的射频应用。
在 C 类操作中，输入信号 Vg 偏置远低于阈值电压 Vth ，导致导通角 α 小于 π弧度。晶体管导通的时间不到输入信号周期的一半，这导致输出高度失真，类似于一系列脉冲。
在 RF 应用中，可以使用谐振电路对这些脉冲进行整形，以产生正弦输出。C 类放大器之所以能实现高效率，是因为晶体管在信号周期的大部分时间内处于关闭状态，从而消耗最少的功率。
关键方程式：
C 类放大器的效率η可近似为：
该方程表明，随着导通角 α 的减小，效率会增加，但线性度会降低，凸显了丙类放大器操作中的权衡。
比较与应用
A 类、AB 类、B 类和 C 类之间的主要差异可以归纳为导通角、效率和线性度。A 类提供最佳线性度，但效率最低。AB 类实现了平衡，效率高于 A 类，线性度可接受。B 类可最大程度提高效率，但存在交叉失真问题，而 C 类效率最高，但失真明显，主要适用于射频应用。
每个放大器类别都根据应用的要求找到自己的优势，无论是效率、线性还是两者之间的平衡。
最后的话：
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