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g类放大电路
摘要：
1.G 类放大电路的概述
2.G 类放大电路的工作原理
3.G 类放大电路的特点和应用
正文：
一、G 类放大电路的概述
G 类放大电路，是一种常见的线性放大电路，广泛应用于无线通信、广播电视、仪器仪表等领域。
它能够将输入信号进行放大，并输出一个幅度和频率与输入信号相似但幅度更大的信号。
G 类放大电路与其他类型的放大电路相比，具有较高的放大效率和较好的线性特性。
二、G 类放大电路的工作原理
G 类放大电路的工作原理主要基于晶体管的放大特性。
晶体管是一种三极管，包含发射极、基极和集电极三个端口。
在G 类放大电路中，发射极与基极之间的电流变化与输入信号成正比，而集电极与发射极之间的电流变化则是基极与发射极之间电流变化的一部分。
这样，通过调整晶体管的偏置电流，可以实现对输入信号的放大。
具体来说，G 类放大电路的输入端接入一个交流信号，通过调整晶体管的偏置电流，使得输入信号引起的集电极电流变化与输入信号成正比。
然后，通过一个负反馈网络，将集电极电流变化的一部分反馈到输入端，与输入信号相减，从而得到一个幅度和频率与输入信号相似但幅度更大的信号。
三、G 类放大电路的特点和应用
G 类放大电路具有以下特点：
1.较高的放大效率：由于G 类放大电路的工作原理，使得它能够在较低的功耗下实现较大的信号放大。
2.较好的线性特性：G 类放大电路的输出信号与输入信号成正比，因此具有较好的线性特性。
3.较大的输出功率：G 类放大电路能够输出较大的信号功率，从而满足不同场合的需求。
G 类放大电路广泛应用于无线通信、广播电视、仪器仪表等领域。
经典功放电路图之A类，B类，AB类，D类，G类，H类，T类功放电路图详解展开全文作为硬件工程师，特别是做纯粹模拟电路、应用于音频功放的工程师，对于A类，B类，AB类，D类，G类，H类，T类功放应该特别熟悉。
大多数工程师或许只知道其中的一部分、或者知道大概，为了让更多的工程师掌握更加详尽的音频功放知识，下文对以上说的音频功放做详细的说明。
功放，顾名思义，就是功率放大的缩写。
与电压或者电流放大来说，功放要求获得一定的、不失真的功率，一般在大信号状态下工作，因此，功放电路一般包含电压放大或者电流放大电路没有的特殊问题，具体表现在：①输出功率尽可能大；②通常在大信号状态下工作；③非线性失真突出；④提高效率是重要的关注点；⑤功率器件的安全问题。
而对于音频功放电路，也需要注意以上的问题。
根据放大电路的导电方式不同，音频功放电路按照模拟和数字两种类型进行分类，模拟音频功放通常有A类，B类，AB类， G类，H 类 TD功放，数字电路功放分为D类，T类。
下文对以上的功放电路做详细的介绍和分析。
01A类功放(又称甲类功放)02B类功放(又称乙类功放)B类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两个晶体管轮流放大输出的一类放大器，每一晶体管的导电时间为信号的半个周期，通常会产生我们所说的交越失真。
通过模拟电路的调整可以将该失真尽量的减小甚至消失。
B类放大器的效率明显高于A类功放。
03AB类功放(又称甲乙类)04D类功放(又称丁类功放)D类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具体工作原理如下：D类功放采用异步调制的方式，在音频信号周期发生变化时，高频载波信号仍然保持不变，因此，在音频频率比较低的时候，PWM的载波个数仍然较高，因此对抑制高频载波和减少失真非常有利，而载波的变频带原理音频信号频率，因此也不存在与基波之间的相互干扰问题。
许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。
d类功放与g类功放
D类功放和G类功放都是音频功放的类型，它们在音频放大领
域有着不同的特点和应用。
首先来看D类功放，D类功放是数字功率放大器的一种，它的
工作原理是通过对输入信号进行脉冲宽度调制（PWM），然后经过滤
波器滤除掉高频脉冲，最终得到模拟信号输出。
D类功放的优点是
效率高，能够在不牺牲音质的情况下实现较高的功率输出，因此在
功率放大器中得到了广泛的应用。
另外，D类功放还具有体积小、
发热低等特点，适合于一些对功率和体积有要求的应用场合。
而G类功放则是混合功率放大器的一种，它结合了A类功放和
H类功放的特点，能够在保持音质的前提下提供较高的效率。
G类功
放在信号的低功率部分采用A类放大技术，而在高功率部分则采用
H类放大技术，这样既能保证音质，又能提高功率放大的效率。
因此，G类功放在音频放大领域也备受青睐，尤其在高保真音响系统
中得到广泛应用。
总的来说，D类功放和G类功放都是现代音频放大技术的代表，它们分别以高效率和高保真著称，并且在不同的应用场合都有着广
泛的应用前景。
在选择使用哪种类型的功放时，需要根据具体的应用需求和预算来进行综合考虑，以选取最适合的方案。
放大器的工作原理与应用放大器是电子设备中常见的一种器件，它的主要功能是将输入信号放大到更大的幅度，以便在电路中进行进一步的处理或驱动其他设备。
本文将介绍放大器的工作原理和应用。
一、放大器的工作原理放大器的工作原理基于电子元件的特性，主要包括三个关键组成部分：输入端、放大器电路和输出端。
1. 输入端：输入端接收到待放大的信号，可以是电压、电流或功率等形式。
输入端通常通过耦合电容或变压器与放大器电路相连，以隔离直流偏置和提供输入信号。
2. 放大器电路：放大器电路是放大器的核心部分，它通过对输入信号进行放大，将其输出到输出端。
放大器电路可以采用不同的拓扑结构，如共射极、共集极、共基极等。
不同的拓扑结构适用于不同的应用场景，具有不同的增益、频率响应和输入输出阻抗等特性。
3. 输出端：输出端接收到放大后的信号，并将其传递给后续的电路或设备。
输出端通常通过耦合电容或变压器与放大器电路相连，以隔离直流偏置和提供输出信号。
放大器的工作原理可以简单理解为输入信号经过放大器电路的放大作用，输出信号的幅度比输入信号更大。
放大器通过控制放大倍数和频率响应等参数，可以实现对不同类型信号的放大和处理。
二、放大器的应用放大器作为一种基础电子器件，被广泛应用于各个领域。
以下将介绍几个常见的应用场景。
1. 音频放大器：音频放大器是放大器的一种特殊应用，用于放大音频信号。
音频放大器通常用于音响系统、收音机、电视等设备中，将低电平的音频信号放大到足够的幅度，以驱动扬声器或耳机，使声音更加清晰、响亮。
2. 射频放大器：射频放大器是放大器的另一种特殊应用，用于放大射频信号。
射频放大器通常用于无线通信系统、雷达、卫星通信等领域，将微弱的射频信号放大到足够的功率，以便传输信号或进行探测。
3. 操作放大器：操作放大器是一种特殊类型的放大器，用于放大微弱的直流或交流信号。
操作放大器通常用于模拟电路中，如信号调理、传感器信号放大、滤波器等应用。
操作放大器具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益和宽带宽等特点。
放大器的作用与原理1. 引言放大器是电子设备中常见的一种电路，它的主要作用是将输入信号增强到更高的幅度，以便驱动其他设备或输出到负载中。
放大器广泛应用于音频、视频、通信等领域，成为现代电子技术中不可或缺的部分。
本文将详细介绍放大器的作用与原理，包括放大器的基本概念、分类、工作原理和常见应用等内容。
2. 放大器的基本概念放大器是一种能够增强信号幅度的电路。
在放大器中，输入信号被放大后输出，放大倍数由放大器的增益决定。
放大器通常由一个或多个电子器件（如晶体管、真空管等）组成，通过对输入信号施加适当的放大倍数，使信号得以放大。
放大器的基本概念可以用以下方程表示：Vout = Av * Vin其中，Vout为输出信号的幅度，Vin为输入信号的幅度，Av为放大倍数。
3. 放大器的分类根据放大器的不同特性和应用需求，放大器可以分为多种不同类型。
下面介绍一些常见的放大器分类。
3.1 按信号类型分类•音频放大器：用于放大音频信号，常见于音响设备、扬声器等。
•射频放大器：用于放大射频信号，常见于无线通信系统、雷达等。
3.2 按工作原理分类•线性放大器：输出信号与输入信号成比例关系，保持波形不失真。
•非线性放大器：输出信号与输入信号的关系非线性，常用于调制解调等应用。
3.3 按放大器结构分类•电压放大器：以电压为输入和输出的放大器，常见于音频设备。
•电流放大器：以电流为输入和输出的放大器，常见于电源控制、电机驱动等。
•功率放大器：以功率为输入和输出的放大器，常见于无线通信系统、音响设备等。
4. 放大器的工作原理放大器的工作原理是通过在电路中引入放大器器件，如晶体管、真空管等，利用它们的放大特性来实现信号的放大。
4.1 单管放大器原理以晶体管为例，晶体管放大器是一种常见的放大器类型。
晶体管分为三个区域：发射区、基极区和集电区。
晶体管工作时，通过控制基极电流来控制集电区的电流，从而实现信号的放大。
晶体管放大器的工作原理如下： 1. 输入信号通过耦合电容进入晶体管的基极区，控制基极电流。
g类功放原理
功放，即功率放大器，是一种将电源信号放大到高功率输出的电子设备。
G类功放，又称开关功放，是一种高效率功放器件，具有优秀的功率放大能力和低能耗特性。
G类功放的原理基于脉冲宽度调制（PWM）技术。
它通过将输入信号进行数字化处理，将其转换为一系列脉冲信号，然后通过开关管驱动电路控制功放器件，在短时间内的“开”和“关”状态间切换，以实现信号的放大。
这种开关式的工作原理使得G类功放在电流和电压几乎没有同时存在的状态下工作，从而大大提高了功放的效率。
相对于传统的AB类功放，G类功放具有以下几个显著的优点。
首先，它的功率效率非常高，可达到90%以上。
这意味着在相同功率输出的情况下，G类功放比AB类功放的能耗更低。
其次，G类功放输出信号的失真较小，频率响应更加平坦。
此外，由于G类功放能够迅速开启和关闭功放器件，它具有较快的响应速度和较小的交叉失真。
然而，G类功放也存在一些缺点。
首先，由于开关式工作原理的不可避免，G 类功放输出信号中会出现高频调制成分，需要通过滤波电路进行处理，以消除这些高频噪声。
其次，在设计和制造过程中，需要精确控制开关时间和脉冲宽度，以避免失真和噪声问题。
综上所述，G类功放作为一种高效率的功放器件，通过脉宽调制实现信号的放大。
它在音频设备、无线通信、电力传输等领域得到了广泛应用。
在不断的技术创新和改进下，G类功放有望进一步提高功率效率和信号质量，满足不同应用场景的需求。
2g信号放大器原理
2G信号放大器的原理是通过接收并放大手机发射出的信号，
然后再将放大后的信号传输给手机接收，以增强信号的强度和稳定性。
具体原理如下：
1. 接收信号：2G信号放大器会在适当的频段范围内接收来自
手机的信号。
一般来说，2G信号有两个频段，即GSM
900MHz和PCS 1900MHz。
2. 放大信号：接收到的信号会经过放大器内部的功率放大模块进行放大。
这个模块可以增加信号的功率，以确保信号可以传输到较远的距离。
3. 过滤信号：为了保证放大后的信号不会受到其他无关信号的干扰，信号放大器会使用滤波器来过滤掉其他频段上的无关信号。
4. 传输信号：经过放大和过滤后的信号会通过信号放大器的天线传输出去，以覆盖较大的区域。
手机接收到放大后的信号后，就可以获得更强的信号强度和更稳定的连接。
需要注意的是，2G信号放大器只能放大2G信号，不能放大
3G或4G信号。
另外，使用2G信号放大器时需要确保合法性
和遵守相关法规，以避免对其他设备和通信网络产生干扰。
G类放大器的基本原理及其应用吴红奎G类放大器并不是一个什么新概念，大约在1977年，Hitachi（日立）公司就推出了基于G类放大技术的商用功率放大器：HMA-8300，这就是其其E系列后级，采用场效应管为输出级，搭配HCA-8300组成分体式的功率放大器。
题头图. HCA-8300/HMA-8300前/后级放大器G类放大器的电源供给需要使用当时还比较昂贵的功率半导体器件做为电子开关，由此带来的效率提升则显得有些微不足道。
随着高速和功率半导体器件价格的逐渐降低以及便携产品对效率的苛求，G类放大器又开始受到人们的追捧，MAXIM（美信）在2006年一下子推出了两款针对便携应用的G类放大器IC。
本文旨在说明G类放大器的基本原理和实际应用。
一、G类放大器的概念及其它1、什么是G类放大器放大器的分类方法有很多种，在音频应用领域，按照末级功率晶体管静态工作点的不同，可以分为A（甲）类、AB（甲乙）类、Super-A（滑动甲类）、B（乙）类等；按照末级功率晶体管的工作状态不同，可以分为模拟放大器和D类放大器（数字放大器）等；功率放大器的供电方式也不仅仅限于固定电压的一组对称的正负电源或者单一电源，也可以是多组电压不同的电源，或者电压变化的单一电源，就有了G类放大器、H类放大器之说，图1可以更好的说明这个问题。
G类放大器采用高、低两组工作电压并且根据输出功率的大小（以信号幅度计）自动转换，图2是G类放大器的流程示意图，VCC为正电源，VEE为负电源，电压的高低以绝对值计，下同；图3是G类放大器的电源电压对应输出功率的变化曲线图。
如果负载一定，功率放大器的理论最大不失真输出功率和静态功耗只与供电电压有关，所以采用高、低电压供电的G类放大器理论上有更高的效率，而失真度指标则与末级放大器的工作点有关。
由于工作电压的转换与输入信号幅度的变化之间不会完全绝对同步，由此会带来一些额外的失真，所以G 类放大器的末级工作点一般选在AB 类，因为B 类的效率已经很高，A 类则为了音质而宁可牺牲效率。
随着DC-DC 电源变换技术的进步，因电源的复杂性带来的额外成本增加在逐渐降低，同时因电压转换带来的额外失真也已经降低到了几乎可以忽略的程度，尤其在大功率输出状态，由于耗散功率被电源部分的功率半导体器件分摊，G 类放大器的失真度指标不降反升，甚至比AB 类更好。
D 类放大器数字输入前端 DAC （数模转换器）模式 D 类放大器纯数字放大器模拟放大器PWM （脉冲宽度调制）方式PDM （脉冲密度调制）方式音频功率放大器静态工作点不同：A 类、AB 类、B 类……供电电源供给方式不同一组供电电源：A 类、AB 类、B 类……两组或者多组供电电源：G 类可变频率调制方式固定频率调制方式模拟输入方式 D 类放大器数字输入前端 ADC （模数转换器）模式数字放大器一组可调电源：H 类图1.音频功率放大器的分类简图图2. G 类音频功率放大器的流程示意图 图3. G 类功放电源对应输出功率的变化曲线图2、G 类与H 类G 类、H 类放大器是两类非常接近放大器，二者都与末级晶体管的静态工作点无关，只是供电电压的变化方式不同，H 类放大器采用线性变化的工作电源，电源电压随着输出功率（以信号幅度计）的变化而变化，所以H 类的音质和效率比G 类要高一些，但电源更为复杂。
图4可以定性的说明几类放大器在音质和效率方面的趋向。
图4.几类音频功放的音质表现与效率水平对比图单单从音频功率放大的角度上来说，目前实用的A 类、AB 类、B 类、G 类、H 类放大器都属于模拟放大器，而D类放大器包括纯数字放大器在内属于开关放大器，模拟信号进行数字开关放大不可避免会带来失真，音质评价上则会有我们所说的“数码声”。
使用高性能数字化开关电源的新一代G类和H类放大器，音频信号放大器回路仍然模拟放大技术的，能够比较好的兼顾音质和效率，对D类放大器来说将是个有力的竞争者。
也许不远的将来，G类、H类放大器会被划分到数字放大器的行列也未可知，如ST（STMicroelectronics，意法半导体）公司的“BASH TM”系列放大器,以笔者的观点来看，就是采用数字开关电源技术的H类放大器，只是ST公司和该技术的专利原始拥有者“INDIGO”公司对此都讳如莫深。
G类放大器用于大功率放大器可以提高放大器的效率和功率输出能力，尤其是对于近年流行的3D重低音系统中的重低音、超重低音放大器来说，其效率的优势就更为明显；对于小功率放大器，在便携应用领域同样有它的用武之地；在非音频领域，TI ( Texas Instruments，德州仪器)公司2000年左右推出了G类、AB类双工作模式的ADSL线路放大器THS6032，以笔者观点，THS6032能够以400mA电流驱动25Ω负载，有着25MHz（0.1dB）的带宽，如果价格合适，用做音频线路放大器和耳机放大器也应该有不俗的表现。
ST公司对G类、H类放大器情有独钟，除了上述“BASH”系列放大器以外，还有多款针对车用放大器的H类集成功放推向市场，下文要介绍的以TDA7294为核心的大功率G类放大器也是ST公司发表的。
二、大功率G类音频功率放大器实例ST公司生产的单片式大功率DMOS集成功放，内部电压推动级和功率输出级有着完全独立的供电端子，因此比较适合于G类放大器的应用，如TDA7293、TDA7294等。
1、TDA7294简介TDA7294是单通道高保真大功率AB类音频功放集成电路，是TDA7293的简化升级版本，二者有着一样的封装形式，只是去掉了用处不大的故障输出指示端子和不常用的主从方式并联工作模式，简化了自举电容的外接方式，额定工作电压也有所降低。
TDA7294的内部等效电路简图参见图5，其技术文档可以从“/stonline/products/literature/ds/1057/tda7294.pdf”下载，它的主要技术特性如下：l额定工作电压：± 12 ~ ± 40V；静态电流（V CC= ±35V，R L = 8Ω，典型值）：30mA；l RMS连续输出功率（V CC= ±35V，R L = 8Ω，THD＝0.5%，典型值）：70W；l THD（V CC=±35V，R L=8Ω，P O=0.1～50W，f=20Hz~20kHz，A V=30dB，典型值）：0.1%；l频率响应（－3dB，P O =1W）：20Hz ~ 20kHzl PSRR（电源电压抑制比，典型值）：75dB；l输入阻抗：≥100k Ω；l DMOS功率输出级，高功率输出能力，THD按照10％计连续输出功率能够达到100W，可以驱动低至4Ω的负载；l静音、待机控制功能，无开关机冲击声；l短路保护，过热关断功能，过热关断温度：145℃。
2、以TDA7294为核心的大功率G类音频放大器TDA7294内部集成的DMOS功率输出级，电流输出能力高达±10A，功率输出能力十分强劲，为了解决散热带来的问题，ST发表了以TDA7294为核心的高效G类放大器，图5是这款G类放大器的原理图。
这个放大器的功率输出级的工作点为AB类，供电采用±25V和±40V两组电源，功率阈值约为20W。
TDA7294的7脚、8脚是内部电压推动级供电端子，始终由±40V电源供电以保证放大器有足够的动态范围；末级则根据输出功率的不同，通过幅度检测控制电路控制电子开关，供电电压自动在±25V和±40V两组电源之间转换。
电源的转换原理以正电源为例简述如下：稳压二极管DZ1、R7组成幅度检测电路，D3为DZ1提供直流通路并隔离供电电源和负载，Q4、Q5及其外围元件组成恒流源电路以保证DZ1能够提供精确的基准电压，同时为Q1、Q3组成达林顿电子开关提供开、关所需要的驱动电流。
13脚是TDA7294内部DMOS功率输出级的供电端子，当输出功率小于功率阈值设定值时（本例是20W），输出瞬时电压幅度比较低，不足以让由Q1、Q3组成的达林顿电子开关导通，±25V的电源通过隔离二极管D1给末级供电；当输出功率比较大时（大于20W），输出瞬时电压幅度就足以让由Q1、Q3组成的达林顿电子开关导通，末级供电改为±40V的电源供给，±25V电源由于隔离二极管D1的存在而自动断开；L1、C9、R1组成电源电压转换缓冲电路以避免高低电源电压转换时造成冲击并保证电路的稳定。
图5. 以TDA7294为核心的G类放大器原理图按照图5中的元件参数，这款放大器的功率输出能力（Po）为：THD按10 %计，R L= 4 Ω，Po = 150 W；R L= 8 Ω：Po = 100 W；THD按1 %计，R L= 4 Ω，Po = 120 W；R L= 8 Ω：Po = 80 W。
采用高低压供电方式的AB类放大器（G类放大器）的效率可以明显提高，功率输出能力有所提高，大功率达林顿晶体管分担了一部分耗散功率，对散热器的要求有所降低，图6、图7 显示了AB类放大器和G类放大器在效率、THD方面的对比。
图6. 两类放大器的效率对比图7. 两类放大器的失真对比图8则显示了G类放大器的耗散功率构成情况。
以笔者观点来看，图5中的电子开关采用3级达林顿不如采用VMOS管更为合适：场效应管属于电压驱动型器件，对于低频电路，驱动电路更为简单，驱动功率几乎可以忽略。
例如比较常用的IRF510/IRF9510就应该能够满足此类应用，这样图5中的Q3、Q1就可以合二为一，用IRF510代替；同理，Q2、Q6可以用IRF9510替代，这样对进一步提高效率也非常有利。
其二，从成本上评价，如果不是苛求效率的场合，似乎使用足够大的散热片来提高功率输出能力和放大器的稳定性更为廉价简单。
其三，同系列的TDA7293能够以主从方式并联，即两片TDA7293并联工作，共用一个电压推动级和控制保护电路，就像分立元件功放中末级功率晶体管并联一样，这样提高功率输出能力似乎更为合理，成本增加也不是太多，不过TDA7294没有这个功能。
图8. G类放大器的耗散功率构成图9是推荐的印刷电路图，为顶视透视图，即从元件面向下看，假想人眼能够透过印板看到的铜箔走线图。
这个电路同样适用于TDA7293，只是自举电容C15的接法稍有不同，需要稍微变通一下，高压电源也可以提高到±50V。
图9. 以TDA7294为核心的G类放大器印刷电路图图5中的部分晶体管在国内可能不太常用，可以按表1所列的主要技术规格用相近的代用。
表1 图5中的部分晶体管的主要技术规格型号主要技术规格BDX53A 达林顿对管，TO220封装，P D：60W；I C：8A；V CEO：60 V；β：≥750BDX54ABC393 小功率开关管，β：50～100，f T：5MHz；I C：10mA ；V CEO：180 V；可用2N5551，2N5401代用。
