什么是功率放大器

功率放大器功能及用途介绍

功率放大器是一种能够将输入信号的强度放大的电子设备。它广泛应用于音频放大、无线电通信、雷达系统和其他各种应用中。功率放大器的主要功能是将弱信号放大到足够大的功率级别，以驱动各种负载。这篇文章将详细介绍功率放大器的功能和用途。

功率放大器的主要功能是将输入信号的强度放大到足够大的功率级别，以满足加载器（如扬声器、天线等）的需求。它可以放大不同类型的信号，如音频信号、射频信号、电力信号等。功率放大器通常有一个或多个输入和一个输出。输入信号越强，放大器的输出功率就越高。

功率放大器有不同的类型，包括线性放大器和非线性放大器。线性放大器能够将输入信号的幅度放大，同时保持输入信号的波形形状和频率特性不变。非线性放大器会对输入信号进行一定程度的畸变，但能够输出较高的功率。不同的应用场景需要不同类型的功率放大器。

功率放大器在各个领域都有广泛的应用。在音频系统中，功率放大器通常用于放大音频信号，驱动扬声器产生更大的音量。在无线电通信中，功率放大器用于将射频信号放大到能够传输到较远距离的级别，以提供更大的通信范围。在雷达系统中，功率放大器用于放大雷达发射信号，以产生足够的功率来探测目标。

除了上述应用，功率放大器还广泛应用于医疗设备、工业自动化、航空航天等领域。在医疗设备中，功率放大器被用于驱动超声波探头、放大心电图信号等。在工业自动化中，功率放大器被用于驱动各种电动机和执行器。在航空航天中，功率放大器用于信号传输和发射控制等方面。 功率放大器的选择应该根据具体的需求来进行。关键的性能指标包括功率增益、频率响应、失真度和效率等。功率放大器的功率增益表示输入信号经过放大器后的放大倍数。频率响应表示放大器对不同频率的信号的放大程度。失真度表示放大器对输入信号产生的畸变程度。效率表示放大器将输入功率转化为有用输出功率的能力。

总结起来，功率放大器是一种能够将输入信号的强度放大的电子设备。它具有将输入信号放大到足够大的功率级别的功能，以满足负载的需求。功率放大器广泛应用于音频放大、无线电通信、雷达系统等各种领域。选择合适的功率放大器应该根据具体的需求和性能指标来进行。

Doherty 功率放大器

现代无线通信系统在增加带宽和增加高速率数据传输应用的载波数方面已经做出了很大的进步。记忆效应使有较宽瞬时带宽的高功率放大器的设计非常困难。除了要考虑带宽之外，无线传输系统像CDMA2000，宽带码分复用（WCDMA），直角频分多路器等的瞬时传输功率非常宽又非常迅速，加载了高峰均比的信号。系统的基站功放需要高线性来无失真的放大高PAR信号源。为了满足线性要求，功率放大器通常以A类或AB类模式偏置，并且必须工作在输出峰值大量反馈回来的状态。

对现代无线通信系统的功率放大器的另一个要求是高效率。随着通信系统尺寸和成本的下降，冷却系统应该逐渐变得简单而且体积小，这就要求功放的效率高。由于back-off 操作，基站功放的效率非常低，让效率提高的技术变得越来越重要。要求在很宽的瞬时带宽范围内高效和满足线性的基站功放设计技术已经成为一个热门话题。

在本文中，我们向大家展示能够满足这些高要求的Doherty 功率放大器。我们介绍它的工作原理，包括线性和效率的改善，和放大器的基本电路配置。还描述了在很宽的频带范围内进行操作和改善线形的最先进的设计方法。为了认证需要，Doherty 功率放大器采用径向扩散氧化物半导体晶体管和测量的WCDMA 4FA信号。这些结果显示Doherty放大器在带宽，效率和线性要求方面是基站功率放大器的首选。

Doherty放大器操作

Doherty 放大器是1936年由.W.H. Doherty首先提议的。最初的Doherty放大器包括两个放大管和一个阻抗倒相网络。就像[3]中详细介绍的，使用RF Doherty放大器之后RF功率放大器的效率提高了。这个放大器由一个载波放大器和一个峰值放大器组成。输出负载通过阻抗倒相器（四分之一波长传输线）连接到载波放大器再直接通到峰值放大器。图1（a）显示的是分析Doherty 功率放大器的运算图。两个电流源表示放大器。假设每个电流源与同输入电压信号的比例是线性的，运行在AB类或B类放大形式，开启后会出现谐波短路，效率分析只能由基本的和直流元件得出。如图1（b）所示，峰值放大器在电压达到最大输入电压的一半时开启。

otl功率放大电路

1. 什么是OTL功率放大电路？

OTL功率放大电路全称是"Output Transformer Less Power

Amplifier"，即无输出变压器功率放大器。传统功率放大器都需要使

用输出变压器来将电压降低，并且将输出信号匹配到负载上，但是OTL

功率放大电路采用了不需要输出变压器的技术，使得功率放大器的结

构更加简介和轻便。OTL功率放大电路具有质量好、稳定性高、失真小

等优点，被广泛应用于音频放大器、HIFI设备和放大器等领域。

2. OTL功率放大电路的基本工作原理

OTL功率放大电路中，输出级是由多个晶体管组成的复合级。晶体

管的输出端并联接在一起，形成像无输 出变压器的电路，使信号以同

向 、反向两路同时从晶体管输出端流出，经负载消耗后，部分反向信

号又经由负载反馈回去晶体管的输入端，以达到输出功率增加的目的。

3. OTL功率放大电路的优点

首先，OTL功率放大电路中不需要输出变压器，所以在负载和变压

器之间不会有电压降导致功率和信号质量的损失，输出信号更加纯净

和稳定；其次，由于没有变压器，OTL功率放大电路的结构更加简单，

体积更小，等效电路的参数更加可控，制作更加容易；再次，OTL功率

放大电路的失真率低于传统功率放大器，音质更加清晰自然，实现了

更高质量的音频放大。 4. OTL功率放大电路的应用

OTL功率放大电路的应用非常广泛。首先，在音频放大器领域，

OTL功率放大电路被广泛地应用于高品质音响系统获得更加优秀的音质

效果；其次，在HIFI设备中，OTL功率放大电路能够带来更加高保真

的声音，因此越来越受到广大HIFI爱好者的青睐；再次，在放大器领

域，OTL功率放大器的结构更加简单，所以被广泛地应用于无人机、机

器人等需要轻便、高效的设备中。

功率放大器的分类及其参数

功率放大器（简称：功放）（Power Amplifier）功率放大器，顾名思义，是将功率放大的放大器。进入微弱的信号，如话筒、VCD、微波等等送到前置放大电路，放大成足以推动功率放大器信号幅度，最后后级功率放大电路推动喇叭或其它设备，它最大的功用，是当成输出级（Output Stage）使用。从另一个角度来看，它是在做大信号的电流放大，以达到功率放大的目的。从广义上来说功率放大器不局限于音频放大，很多场合都会用到它，如射频、微波、激光等等。

功率放大器的分类：1、纯甲类功率放大器

纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量。纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。

2、乙类功率放大器

乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。

3、甲乙类功率放大器