并非所有放大器設計都是相同的。各種放大器類別之間的功率輸出級配置和操作方式有明顯區(qū)別。理想放大器的主要工作特性是線性度、信號增益、效率和功率輸出。但在現(xiàn)實世界的放大器中，這些不同但截然不同的特性之間總是存在權衡。
通常，大信號或功率放大器用于音頻放大器系統(tǒng)的輸出級來驅動某種形式的揚聲器負載。典型揚聲器的終端阻抗在 4Ω 到 8Ω 之間，因此功率放大器必須能夠提供驅動這些低阻抗揚聲器所需的高峰值電流。
用于區(qū)分不同類型放大器的電氣特性的一種方法是所謂的“類別”，因此放大器根據(jù)其電路配置和操作方法進行分類。放大器類別是用于區(qū)分不同放大器類型的術語。
放大器類別表示當被正弦輸入信號激勵時，放大器電路在一個操作周期內(nèi)變化的輸出信號量。放大器的分類范圍從效率非常低的完全線性操作（用于高保真信號放大）到完全非線性操作（其中忠實的信號再現(xiàn)并不那么重要）但效率更高，而其他是兩者之間的妥協(xié)。
放大器類別主要分為兩個基本組。種是經(jīng)典控制導通角放大器，形成更常見的A、B、AB和C類放大器配置。它們由功率晶體管在輸出波形某些部分上的導通狀態(tài)長度來定義，其中輸出級晶體管的操作位于“完全導通”和“完全截止”之間。
第二組放大器是較新的所謂“開關”或數(shù)字放大器類。這些放大器類別包括D、E、F、G、S、T類等。這些放大器類使用數(shù)字電路和脈寬調制 (PWM) 來不斷地將輸出設備在“全開”和“全關”狀態(tài)之間切換將輸出硬驅至晶體管飽和區(qū)和截止區(qū)。
常見的放大器類別是用作音頻放大器的放大器類別，主要是A、B、AB和C類，為簡單起見，我們將在此處更詳細地介紹這些類型的放大器類別。
A類放大器類
A 類放大器是常見的放大器拓撲類型，因為它們在放大器設計中僅使用一個輸出開關晶體管（雙極型、FET、IGBT 等）。該單輸出晶體管在其負載線中間的 Q 點附近偏置，因此永遠不會被驅動到其截止或飽和區(qū)域，從而允許它在整個 360 度的輸入周期內(nèi)傳導電流。那么 A 類拓撲的輸出晶體管永遠不會“關閉”，這是其主要缺點之一。
“A”類放大器被認為是的放大器設計類，主要是因為它們在正確設計時具有出色的線性度、高增益和低信號失真水平。盡管由于熱電源考慮，A 類放大器很少用于高功率放大器應用，但 A 類放大器可能是此處提到的所有放大器類別中音質的，因此用于高保真音頻放大器設計中。
A類放大器
A類放大器分類
為了實現(xiàn)高線性度和增益，A 類放大器的輸出級始終偏置為“ON”（導通）。然后，對于被歸類為“A 類”的放大器，輸出級中的零信號空閑電流必須等于或大于產(chǎn)生輸出信號所需的負載電流（通常是揚聲器）。
由于 A 類放大器在其特性曲線的線性部分工作，因此單輸出器件可在整個 360 度的輸出波形中傳導。那么甲類放大器就相當于一個電流源。
由于 A 類放大器工作在線性區(qū)，因此應正確選擇晶體管基極（或柵極）直流偏置電壓，以確保正確工作和低失真。然而，由于輸出設備始終處于“開啟”狀態(tài)，因此它會不斷承載電流，這意味著放大器會持續(xù)損耗功率。
由于功率的持續(xù)損失，A 類放大器會產(chǎn)生大量熱量，使其效率非常低（約 30%），這使得它們對于高功率放大來說不切實際。此外，由于放大器的空載電流較高，因此必須相應調整電源大小并進行良好濾波，以避免放大器產(chǎn)生任何嗡嗡聲和噪聲。因此，由于A類放大器的低效率和過熱問題，更高效的放大器類別被開發(fā)出來。
B 類放大器類別
B 類放大器的發(fā)明是為了解決與之前的 A 類放大器相關的效率和發(fā)熱問題�；� B 類放大器使用兩個互補晶體管（雙極型 FET）來處理波形的每一半，其輸出級配置為“推挽”型布置，因此每個晶體管器件僅放大輸出波形的一半。
B類放大器由于靜態(tài)電流為零，沒有直流基極偏置電流，因此直流功率很小，因此效率遠高于A類放大器。然而，效率提高所付出的代價是開關器件的線性度。
B類放大器
B類放大器分類
當輸入信號變?yōu)檎禃r，正偏置晶體管導通，而負晶體管則切換為“OFF”。同樣，當輸入信號變?yōu)樨撝禃r，正晶體管切換為“OFF”，而負偏置晶體管則變?yōu)椤癘N”并傳導信號的負部分。因此，晶體管只有一半的時間導通，無論是在輸入信號的正半周期還是負半周期。
然后我們可以看到，B 類放大器的每個晶體管器件僅在嚴格的時間交替中導通輸出波形的一半或 180 度，但由于輸出級具有針對兩半信號波形的器件，因此兩半信號組合在一起產(chǎn)生完整的線性輸出波形。
這種推挽式放大器的設計顯然比A類放大器的效率更高，約為50%，但B類放大器設計的問題是，由于晶體管的死區(qū)，它會在波形的零交叉點處產(chǎn)生失真。輸入基極電壓范圍為-0.7V 至+0.7。
我們記得在晶體管教程中，需要大約 0.7 伏的基極-發(fā)射極電壓才能使雙極晶體管開始導通。然后，在 B 類放大器中，輸出晶體管不會“偏置”到“ON”工作狀態(tài)，直到超過該電壓。
這意味著落在該 0.7 伏窗口內(nèi)的波形部分將無法準確再現(xiàn)，從而使 B 類放大器不適合精密音頻放大器應用。
為了克服這種過零失真（也稱為交叉失真），AB 類放大器應運而生。
AB 類放大器類
顧名思義，AB 類放大器是我們上面介紹的“A 類”和“B 類”類型放大器的組合。 AB 類放大器是目前常用的音頻功率放大器設計類型之一。
AB類放大器是上述B類放大器的變體，不同之處在于允許兩個器件在波形交叉點附近同時導通，從而消除了先前B類放大器的交叉失真問題。
這兩個晶體管具有非常小的偏置電壓，通常為靜態(tài)電流的 5% 到 10%，以將晶體管偏置到剛好高于其截止點。然后，導電器件（無論是雙極性 FET）將“導通”超過輸入信號的半個周期，但遠少于輸入信號的一個完整周期。因此，在 AB 類放大器設計中，每個推挽晶體管的導通時間略長于 B 類導通的半個周期，但遠少于 A 類導通的整個周期。
換句話說，AB 類放大器的導通角介于 ??180 °和 360 °之間，具體取決于所選的偏置點（如圖所示）。
AB類放大器
AB型分類
這種由串聯(lián)二極管或電阻器提供的小偏置電壓的優(yōu)點是可以克服 B 類放大器特性產(chǎn)生的交越失真，而不會出現(xiàn) A 類放大器設計的低效率問題。因此AB類放大器在效率和線性度方面很好地兼顧了A類和B類放大器的性能，轉換效率達到了50%到60%左右。
C 類放大器類別
在此處提到的各類放大器中，C 類放大器設計的效率，但線性度差。前面的A、B和AB類被視為線性放大器，因為輸出信號幅度和相位與輸入信號幅度和相位線性相關。
然而，C 類放大器存在嚴重偏置，因此在超過一半的輸入正弦信號周期內(nèi)輸出電流為零，晶體管在其截止點處閑置。換句話說，晶體管的導通角明顯小于180度，并且通常在90度區(qū)域左右。
雖然這種形式的晶體管偏置使放大器的效率大大提高，約為 80%，但它會導致輸出信號嚴重失真。因此，C類放大器不適合用作音頻放大器。
C類放大器
C型分類
由于其嚴重的音頻失真，C類放大器通常用于高頻正弦波振蕩器和某些類型的射頻放大器，其中放大器輸出處產(chǎn)生的電流脈沖可以通過以下方式轉換為特定頻率的完整正弦波：其集電極電路采用LC諧振電路。
放大器類別總結
然后我們看到放大器的靜態(tài)直流工作點（Q 點）決定了放大器的分類。將Q 點位置設置在放大器特性曲線負載線的一半處，放大器將作為 A 類放大器運行。通過將Q 點移至負載線下方，放大器將變?yōu)锳B、B或C類放大器。
那么放大器相對于其直流工作點的工作類別可以給出如下：
放大器類別和效率
效率
除了音頻放大器之外，還有許多與開關放大器設計相關的高效放大器類，這些放大器類使用不同的開關技術來減少功率損耗并提高效率。下面列出的一些放大器類設計使用 RLC 諧振器或多個電源電壓來減少功率損耗，或者是使用脈寬調制 (PWM) 開關技術的數(shù)字 DSP（數(shù)字信號處理）類型放大器。
其他常見放大器類別
D 類放大器 – D 類音頻放大器基本上是非線性開關放大器或 PWM 放大器。 D 類放大器理論上可以達到 100% 的效率，因為一個周期中沒有電壓和電流波形重疊的時期，因為電流僅通過導通的晶體管汲取。
F 類放大器 – F 類放大器通過在輸出網(wǎng)絡中使用諧波諧振器將輸出波形整形為方波來提高效率和輸出。如果使用無限諧波調諧，F(xiàn) 類放大器的效率可達 90% 以上。
G 類放大器 – G 類增強了基本 AB 類放大器設計。 G 類使用多個不同電壓的電源軌，并隨著輸入信號的變化在這些電源軌之間自動切換。這種恒定的切換降低了平均功耗，從而降低了因廢熱造成的功率損耗。
I 類放大器 – I 類放大器具有兩組互補輸出開關器件，以并行推挽式配置排列。兩組開關器件對相同的輸入波形進行采樣。因此，一個設備切換波形的正半部分，而另一個設備切換波形的負半部分。該開關動作與 B 類放大器的開關動作類似。
在沒有施加輸入信號的情況下，或者當信號達到零交叉點時，開關器件會同時打開和關閉，并具有 50% 的 PWM 占空比，從而消除任何高頻信號。
為了產(chǎn)生輸出信號的正半部分，正開關器件的輸出占空比增加，而負開關器件的輸出占空比減小，反之亦然。據(jù)稱，兩個開關信號電流在輸出端交錯，因此 I 類放大器被稱為：“交錯式 PWM 放大器”，工作開關頻率超過 250kHz。
S 類放大器 – S 類功率放大器是一種非線性開關模式放大器，其工作原理與 D 類放大器類似。 S類放大器通過Δ-Σ調制器將模擬輸入信號轉換為數(shù)字方波脈沖，并對其進行放大以增加輸出功率，由帶通濾波器解調。由于該開關放大器的數(shù)字信號始終處于完全“ON”或“OFF”狀態(tài)（理論上零功耗），因此效率可以達到 100%。
T 類放大器 – T 類放大器是另一種類型的數(shù)字開關放大器設計。由于數(shù)字信號處理 (DSP) 芯片和多通道環(huán)繞聲放大器的存在，T 類放大器作為音頻放大器設計開始變得越來越流行，因為它將模擬信號轉換為數(shù)字脈沖寬度調制 (PWM) 信號，以實現(xiàn)音頻放大器的目的。放大提高放大器效率。 T 類放大器設計結合了 AB 類放大器的低失真信號水平和 D 類放大器的功率效率。
我們在這里看到了放大器的多種分類，從線性功率放大器到非線性開關放大器，并且看到了放大器類別在放大器負載線上的差異。AB、B和C類放大器可以根據(jù)導通角θ定義如下 |
