乙類放大器處在截止?fàn)顟B(tài)，直到有輸入信號(hào)時(shí)，才有電流通過晶體管。這樣消除了電源的固定的損耗，效率較高。若用一個(gè)晶體三極管做放大器，僅讓輸入信號(hào)的一半放大，這時(shí)產(chǎn)生極大的失真。單獨(dú)一個(gè)晶體三極管不能用在放大音頻的場合。
在乙類放大器要用兩個(gè)晶體三極管。一個(gè)用來放大正半周輸入信號(hào) ，另一個(gè)放大負(fù)半周輸入信號(hào)。兩個(gè)半波結(jié)合減少了很多失真。兩個(gè)晶體三極管聯(lián)合工作的方式稱作推挽。
圖12－9為乙類推挽功率放大器。用了兩個(gè)晶體三極管、變壓器t1提供q1、q2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。變壓器t1被稱作激勵(lì)變壓器。變壓器t2被稱作輸出變壓器，它把兩個(gè)信號(hào)合并向負(fù)載提供輸出。注意每個(gè)變壓器的一個(gè)邊有中心抽頭。
在圖12－9中沒有直流電源使發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，如沒有信號(hào)就沒有任何電流，q1、q2截止。當(dāng)加到t1的輸入信號(hào)產(chǎn)生的次級(jí)電壓的極性如圖所示，q1導(dǎo)通，電流將流過t2初級(jí)的一半。因?yàn)檩敵鲎儔浩鞒跫?jí)電流變化，信號(hào)將出現(xiàn)變壓器次級(jí)的兩端并被放大。當(dāng)q1導(dǎo)通時(shí)，電流向下，使負(fù)載兩端產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電壓。
當(dāng)信號(hào)極性相反時(shí)，q1截止q2導(dǎo)通，如圖12－10所示。電流將通過t2初級(jí)的另一半，這時(shí)電流向上。通過兩個(gè)晶體三極管推挽方式工作，大部分失真被消除，電路能放大正負(fù)半周輸入信號(hào)。
我們能用圖形曲線表示輸出的振幅和乙類推挽放大器的效率。圖12－11顯示了推挽電路交流和直流負(fù)載線。直流負(fù)載線是垂直的，在集電極電路里電阻很小。交流負(fù)載線的斜率是由集電極電路中的變壓器負(fù)載決定。它取決于變壓器的匝數(shù)比6.32：1，這個(gè)匝數(shù)比決定了集電極電路的交流等效負(fù)載。在任何時(shí)侯變壓器的初級(jí)只有一半是導(dǎo)通的，因此只能用匝數(shù)比的一半計(jì)算阻抗比：
6.32/2=3.16
現(xiàn)在，集電極負(fù)載等于匝數(shù)比的平方乘負(fù)載電阻：
rl=(3.16)2×8=80ω
每個(gè)晶體三極管相當(dāng)有80ω電阻。圖12－11的負(fù)載線，從16v延伸到200ma.這滿足80ω的斜率：
rl=u/i=16v/0.2a=80ω
圖12－11是精確的，但只繪制出一個(gè)晶體三極管曲線。
對(duì)于推挽電路的負(fù)載曲線繪制還有另一種方法，如12－12圖所示。這一曲線允許畫出一個(gè)完整的輸出波形，輸出電壓擺動(dòng)的峰峰值為32v,它的有效值（均方根值）為：
urms= （up-p/2）×0.707=(32v/2)×0.707=11.31v
下面求電流的有效值：
irms＝（ip-p/2）×0.707=(400ma/2)×0.707=141.4ma
則輸出信號(hào)功率是：
p＝u×i＝11.31v×141.4ma=1.6w
要求乙類推挽電路的效率，我們還需要知道直流輸入功率;電源供給的電壓是16v,輸出電流在0到200ma之間變化,因?yàn)榧最愃蟮募姌O一平均電流為：
i＝ip×0.637=200ma×0.637=127.4ma
平均輸入功率是：
pav=u×i=16v×127.4ma=2.04w
乙類推挽放大器從電源得到2.04w功率,它輸出的功率是1.6w，效率是：
ηc＝(pac/pdc)×100%=(1.6w/2.04w)×100%=78.5%
甲類放大器的最高效率是百分之50，乙類放大器最高效率是百分之78.5。高效率使得乙類推挽電路在大功率應(yīng)用中更有吸引力。對(duì)小信號(hào)來說乙類放大器從電源上取得功率也少，前面得到的2.04w輸入功率，不是(固定)不變的，當(dāng)信號(hào)減少，電源的功率也減少。
例12－6
圖12－10推挽放大器的輸出達(dá)到最大電壓振幅的一半時(shí)，求它的效率。
輸出功率將減少到最大值的四分之一即0.4w。因?yàn)楣β逝c電壓的平方成正比。電壓擺動(dòng)(up-p)的一半是16v如圖12－10所示.其有效值為：
urms=(up-p/2)×0.707 =(16/2)×0.707=5.66v
現(xiàn)在ip-p=200ma信號(hào)電流的有效值是：
irms=(ip-p/2)×0.707 =(200ma/2) ×0.707 = 70.7ma
pac = urms×irms = 5.66v×70.7ma = 0.4w
這驗(yàn)證我們對(duì)信號(hào)功率的推測。平均直流電流是：
iav = i p×0.637 = 100ma ×0.637 = 63.7ma
直流功率是：
pdc = 16 ×63.7ma = 1.02w
請(qǐng)注意這時(shí)直流輸入功率是放大器被充分驅(qū)動(dòng)的一半，效率也是充分驅(qū)動(dòng)時(shí)的一半：
ηc= (pac/pdc)×100% = 0.4 /1.02×100% =39.2%
乙類放大器沒有充分被激勵(lì)時(shí)效率下降，然而它比驅(qū)動(dòng)到輸出最大振幅值一半的甲類放大器效率高。
例12－7
在沒有輸入信號(hào)情況下，能計(jì)算圖12－10所示放大器的效率嗎？
解：在沒有輸入信號(hào)時(shí)晶體三極管截止，不存在電流。沒有電流直流功率是零。等式無解：
ηc= (pac/pdc)×100% = 0w/0w×100% 無意義
因?yàn)楸涣愠龥]有定義，在這種情況下效率不能計(jì)算。但是，我們得出一個(gè)結(jié)論，乙類放大器象a放大器一樣，沒有輸入信號(hào)時(shí)效率不等于零。
變壓器耦合甲類功率放大晶體三極管要求有大的額定功率，原因是晶體三極管總是被偏置在飽和電流的一半。例如制作一個(gè)100w的甲類放大器，就需要200w額定功率的晶體三極管。這是以下面的計(jì)算為基礎(chǔ)。
ηc= (pac/pdc)×100% = 100w/200w×100% =50 %
由上式得出晶體三極管至少要承受200w功率；100w作為信號(hào)功率，另100w使晶體管發(fā)熱。如果輸入信號(hào)是零，將發(fā)生什么呢？輸出信號(hào)是零；然而進(jìn)入晶體三極管功率還是200w，并且都變成熱。
在任意輸入信號(hào)，輸出沒有失真之前電路的輸入功率、輸出功率、電路效率分別為：
上述各式中是電源電壓、是輸出電壓的峰值、是輸出電壓的有效值、稱電壓利用系數(shù)。兩管的集電極功耗：
經(jīng)過理論分析表明，當(dāng)輸出電壓的峰值達(dá)到電源電壓的0.637(2/π)時(shí)每管的功耗達(dá)到最大值，pc1max=pc2max=(2/π2)pomax≈0.2pomax。因此，對(duì)于乙類放大器在同樣交流輸出功率下，晶體三極管功率只需要甲類的五分之一。制作一個(gè)100w的放大器，在甲類放大器里，需要一個(gè)200w的晶體三極管。在乙類功率放大器中，直流輸入功率pd不是常數(shù)，功率管消耗的功率也不是常數(shù)。設(shè)計(jì)一個(gè)輸出功率為100w的推挽功率放大器，用兩個(gè)額定耗散功率為20w的晶體管可以輸出100w的功率，兩個(gè)20w的晶體三極管的費(fèi)用比一個(gè)200w的晶體三極管少很多。在大功率放大器中，這是乙類推挽放大器超過甲類放大器的一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)。
另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是散熱片的尺寸小。在大功率工作時(shí)，一個(gè)晶體三極管的額定功率是以某個(gè)安全溫度為基礎(chǔ)的，晶體管是安裝在一個(gè)給定的功率值的散熱器上，乙類的設(shè)計(jì)僅需要甲類的散熱片容量的五分之一。
在大功率工作中，很多情況是用乙類放大器，推挽電路消除大部分失真，但還存在固有的失真，這種失真被稱為交越失真。
發(fā)射結(jié)的作用象個(gè)二極管，使硅晶體三極管的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓是0.6v。這意味著在乙類推挽放大器中小于的0.6 v輸入信號(hào)不被放大，放大器有一個(gè)1.2v的死區(qū)。發(fā)射結(jié)在導(dǎo)通點(diǎn)附近也是非線性的，如圖12－13所示，是個(gè)典型的發(fā)射結(jié)的電流特性。注意靠近0.6v正向偏置范圍附近是彎曲的。當(dāng)一個(gè)晶體管進(jìn)入截止，另一個(gè)進(jìn)入導(dǎo)通。這種彎曲使輸出信號(hào)變形。在某些應(yīng)用中，死區(qū)和非線性使乙類推挽電路不能令人滿意。
圖12－14（a）顯示了交越失真對(duì)輸出信號(hào)的影響。當(dāng)信號(hào)從一個(gè)晶體三極管轉(zhuǎn)換到另一個(gè)三極管時(shí)，發(fā)生交越失真，在輸入信號(hào)很小時(shí)，交越失真很明顯。實(shí)際上，如果使用的是晶體三極管，輸入信號(hào)的峰峰值小于1v時(shí)，就沒有輸出信號(hào)。輸入信號(hào)很大時(shí)交越失真明顯減少。