📖 第 12 章：功率放大器（Power Amplifiers）
📗 Boylestad《Electronic Devices and Circuit Theory》11th Ed. · Chapter 12
🗨️ 本章金句：「小信号放大追求「像」，功率放大追求「猛」——还要在猛和烫之间找平衡。」
这一章在干嘛？ 前面章节的放大器只负责「小信号」，这一章让信号有驱动负载的力气（音箱、电机、天线）。核心矛盾是效率与失真：甲类最线性但最费电，乙类省电却交越失真，甲乙类是折中方案。还要学散热计算——功率管不是烧在电上，而是烧在温度上。
12.1 放大器的「工种」分类
按导通角分类：甲类（360° 全程导通）、乙类（180° 半周导通）、甲乙类（略多于 180°）、丙类（＜180°，射频专用）：
甲类理论最高效率 25%（串馈）/ 50%（变压器耦合）；乙类最高 78.5%；丙类可超 90% 但失真大
12.2 甲类放大：最老实也最费电
串馈甲类：Q 点设在负载线中点，全程导通、失真最小，但静态电流一直消耗功率：
变压器耦合版把效率提到 50%，利用变压器的交流负载线斜率更陡：
为什么甲类费电？ 没信号时管子也在流大电流（静态功耗 ICQ·VCC），这些电全变成了热。音质发烧友偏爱甲类，理由是「无交越失真」——代价是电费和散热。
12.3 乙类推挽：效率翻倍
推挽（Push-Pull）：两颗管子分工，一个放大正半周、一个放大负半周，轮流上班：
大电流场合用达林顿组合提高 β：
交越失真： 乙类两管在 0.7 V 门槛附近都「罢工」，输出在过零处出现台阶。解决办法：给两管加一点点偏置（约 2×0.7 V），让它们微导通——这就是甲乙类，实际功放几乎都这么干。
12.4 失真、散热与 D 类
谐波失真：大信号摆动进入非线性区，输出多出 2f、3f 等谐波成分，用 THD 衡量：
热设计是生死线：Tj = TA + PD×θJA，热阻 θ 像电阻一样串联相加。功率管必须装散热器：
D 类（开关功放）：管子只在全开/全关间切换，效率可达 90%+，靠 PWM + 低通滤波还原音频，是现代功放主流：
速记： 甲类=音质党（效率 25%），甲乙类=通用款（效率 50~70%），D 类=效率党（90%+）。发热 = 效率的反面，效率每差一点，散热就多一分。
🧠 小测验
1. 乙类推挽为什么有交越失真？怎么解决？
两管导通需要 |V_BE|≈0.7 V，输入信号过零附近两管都截止，输出出现「死区」台阶。解决：加 2×0.7 V 左右的静态偏置使两管微导通（甲乙类），常配合二极管或 V_BE 倍增电路。
2. 甲类放大器效率为什么低？
无论有无信号，静态工作点电流都持续从电源取电：P_S=V_CC·I_CQ 几乎恒定，而负载真正拿到的交流功率最大只有 25%（串馈），其余全变成管子的热。
3. 散热计算的核心公式是什么？
T_j = T_A + P_D·θ_JA，θ_JA 为结到环境总热阻（结-壳 θ_JC + 壳-散热器 θ_CS + 散热器-环境 θ_SA 串联相加）。要 T_j 低于管子最大额定（如 150 °C）并留余量。