常见的放大器类型之一是发射极放大器，它们被广泛应用于电子领域。这些放大器之所以受欢迎，是因为它们能够提供巨大的电压增益。公共发射器（CE）放大器专注于将相对较小的输入信号电压（仅几毫伏）转化为更大的输出电压摆幅，因此主要被称为"小信号
放大器"。我们在之前的文章中已经详细介绍过这个概念。
然而，在某些情况下，我们需要驱动高电阻负载（如扬声器）或者在机器人中驱动电动机等应用，这就需要使用功率放大器了。
功率放大器（也被称为"大信号放大器"）的主要目标是传递功率，即电压和电流的乘积，到达负载上。基本上，功率放大器还是电压放大器，但与之不同的是，它们连接到的负载电阻较低。例如，连接到4Ω或8Ω扬声器的功率放大器会导致晶体管的集电极通过较大的电流。
由于这些较大的负载电流，功率放大器输出级别上使用的晶体管（例如2N3055）需要具备比小信号放大器上常规晶体管（例如BC107）更高的电压和功率额定值。
我们最感兴趣的是将最大的交流电传递给负载，同时又尽量减少从电源获取的直流电消耗。因此，我们关注的主要指标是放大器的"转换效率"。
然而，功率放大器，尤其是A类放大器存在一个主要缺点，即整体转换效率非常低，因为较大的电流意味着大量功率以热量形式损失。放大器的效率百分比可以通过将负载中耗散的均方根输出功率除以从电源获得的总直流功率来定义。
功率放大器效率
η％ - 表示放大器的效率。
Pout - 表示放大器输出到负载的功率。
Pdc - 表示从电源获取的直流功率。
在功率放大器中，一个关键点是电源必须经过精心设计，以提供最大连续可用功率给输出信号。
A类放大器
A类放大器是功率放大器中最常见的类型。它是功率放大器的简单形式，使用单个开关晶体管在标准共发射极电路配置中工作，如之前所述，产生反相输出。晶体管始终处于"ON"的偏置状态，让其导通一个完整周期的输入信号波形，从而实现最小失真和最大输出信号幅度。
因此，A类放大器配置是理想的工作模式，即使在周期的负半周期内，也不会出现交叉或关断失真。A类功率放大器的输出级可以使用单个功率晶体管或多个晶体管连接在一起来共享高负载电流。下面考虑一下A类放大器电路的情况。
单级放大器电路
这是A类功率放大器电路中最简单的类型。它的输出级使用单个晶体管，其集电极端子直接连接到电阻负载。当晶体管处于"ON"状态时，它会吸收通过集电极的输出电流，从而导致发射极电阻两端产生不可避免的电压降，限制了负载能力。
这种电路的效率非常低（不到30%），并且输出功率较小，直流电源消耗较大。即使没有输入信号施加，A类放大器级别也会通过相同的负载电流。因此，输出晶体管需要较大的散热器。
然而，一种简单的方法是用达林顿晶体管替代单个输出晶体管，以增加电路的电流处理能力，并获得更大的功率增益。达林顿晶体管实际上是一个封装内的两个晶体管，其中一个是较小的"前导"晶体管，另一个是较大的"开关"晶体管。这些设备的一个重要优点是输入阻抗适当大，而输出阻抗相对较低，从而减少功率损耗和内部热量。
达林顿晶体管配置
达林顿设备的总电流增益Beta（β）或hfe值是两个单独晶体管增益的乘积。相对于单个晶体管电路，这种配置具有更高的β值和较大的集电极电流。
为了提高A类放大器的全功率效率，可以设计一个电路，将变压器直接连接到集电极电路中，形成称为变压器耦合放大器的电路。通过使用变压器的匝数比（n），使负载阻抗与放大器的输出阻抗匹配，从而提高放大器的效率。以下是一个示例电路。
变压器耦合放大器电路
由于集电极电流的变化，当集电极电流Ic降低到静态Q点以下时，变压器铁芯中的磁通量会崩溃，从而在变压器初级绕组中产生感应电动势。这导致瞬时集电极电压上升到电源电压2Vcc的两倍，并且当集电极电压最小时，最大集电极电流为Ic的两倍。现在，我们可以计算这种A类放大器配置的效率。
均方根集电极电压为：
均方根集电极电流为：
因此，传递给负载（Pac）的均方根功率为：
从电源获得的平均功率（Pdc）由下式给出：
因此，变压器耦合的A类放大器的效率为：
通过使输出变压器的阻抗与放大器的输出阻抗匹配，可以提高放大器的效率。对于大多数市售的A类功率放大器，使用具有适当匝数比的输出或信号变压器可以将A类放大器的效率提高到40％。
然而，由于变压器的绕组和铁芯，它是一种电感性设备，因此最好避免在放大器开关电路中使用电感性组件，因为产生的任何反电动势都可能损坏晶体管，如果没有足够的保护措施。
这种类型的变压器耦合的A类放大器电路的另一个缺点是所需的音频变压器的额外成本和尺寸。
放大器的“类”或分类的类型实际上取决于导通角度，即晶体管在其中导通的输入波形周期的360°部分。在A类放大器中，导通角度是完整的360°或输入信号的100％，而其他放大器类的导通角度较小，在晶体管导通期间。
通过在输出级中使用两个互补晶体管，一个为NPN型或N沟道型，另一个为PNP型或P沟道型，我们可以获得比A类放大器更大的功率输出和效率。这种连接方式称为"推挽"配置，它通常用于B类放大器，这是另一种音频放大器电路，我们将在以后的文章中介绍。
关键词：罗姆放大器
