【题目编号】MC1-1192
【题目】下列放大器中，波形失真最小的是：
【答案】A
[A]甲类放大器
[B]乙类放大器
[C]丙类放大器
[D]甲乙类放大器
考点速览
四种放大器的失真大小排序与效率排序正好相反：效率最低的甲类失真最小，效率最高的丙类失真最大。本题问失真最小的一种，答案是甲类。要答对这道题，先得明白失真从哪来——管子工作点离开特性曲线的直线段，输出波形就不再与输入成比例。
失真是怎么产生的
理想放大器的输出与输入成严格比例，输出波形与输入一模一样，只有幅度不同。真实管子的特性曲线只在中间一段近似直线，两端分别弯曲成截止区与饱和区。工作点一旦被信号推到弯曲处，输出波形的顶部或底部就被削掉，出现新的频率成分，也就是二次谐波、三次谐波这些非线性产物。工程上用总谐波失真（total harmonic distortion，THD）来衡量，数值越小越好。
甲类放大器的静态工作点设在线性区中央，信号摆幅被限制在线性区之内，管子在整个周期里都处于放大状态，特性曲线的弯曲段碰不到，输出波形失真最小。代价是静态电流大、效率低，这部分代价在前面的效率题里已经算过账。
甲类为什么失真最小
导通角足有三百六十度，管子从不截止。输入信号的正负两个半周由同一只管子、沿着同一条特性曲线放大，对称性最好，也没有推挽电路特有的交越失真（crossover distortion）问题。单管甲类电路结构简单，直流通路与交流通路都清晰，只要工作点选得合适，输出与输入的比例关系可以保持到相当大的摆幅。
甲类的失真小是相对的。工作点选错、负载线画得不好、信号给得过大，甲类同样会削波失真。它的优势在于：四种工作模式当中，它对线性区的利用最充分、越界最少，所以在同等输出幅度下，它的失真最小。这个"同等条件下比较"的前提很重要，否则结论就站不住。
压低失真还有一件常用工具：负反馈。把输出的一部分反相送回输入端，非线性带来的偏差会按反馈深度成比例压小，代价是增益下降。甲类电路本身失真就低，加不深的负反馈就能做得很好；乙类要靠较深的负反馈去压制交越失真，而负反馈在信号过零附近的校正能力有限，不如从偏置上直接解决。这也是甲乙类在功放里逐步取代乙类的原因之一。
逐项辨析
选项 A 正确。甲类放大器导通角三百六十度、工作点处于线性区中央、正负半周由同一只管子放大，输出波形最接近输入，失真在四个选项里最小。
选项 B 的乙类放大器两只管子各管半个周期，在信号过零附近两只管子交接。偏置不当就会出现交越失真，输出波形在过零点出现台阶。理想推挽电路可以做得不错，但仅从工作模式看，它的失真大于甲类。
选项 C 的丙类放大器导通角小于一百八十度，输出电流是窄脉冲，波形与输入相差极远，只能靠谐振回路还原正弦，四个选项里失真最大，与本题所求恰好相反。
选项 D 的甲乙类放大器导通角略大于一百八十度，为消除交越失真保留了一点静态电流，失真比乙类小，但仍大于全程导通的甲类。
易混淆点：失真小与效率高不可兼得
工程上把这四类放大器放在一条权衡轴上：越靠近甲类，失真越小、效率越低、散热压力越大；越靠近丙类，效率越高、失真越大、对滤波的要求越高。设计者的活是在这条轴上找位置，而不是奢望两头都占。理解了这条轴，效率题与失真题的答案就不会互相打架，也不会觉得题目自相矛盾。
还有一处值得留意：失真小不等于噪声小。噪声来自器件与电阻的热噪声、电源纹波，与工作点是否在线性区是两回事。低噪声设计靠的是选低噪声器件、控制带宽、减少级数，与"甲类失真小"是两个独立的指标。
应试要点
记住两组反向排序：效率由低到高是甲类、甲乙类、乙类、丙类；失真由小到大同样是甲类、甲乙类、乙类、丙类。问失真最小选甲类，问失真最大选丙类，两组题可以放在一起背。
