วงจรขยายสัญญาณเชิงเส้น (Linear amplifier) ​​คือ วงจร อิเล็กทรอนิกส์ที่มีเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับอินพุต แต่สามารถส่งกำลังไฟฟ้าไปยังโหลด ได้มากกว่า โดยทั่วไปแล้ว คำนี้มักหมายถึงวงจร ขยายกำลัง ไฟฟ้าความถี่วิทยุ (RF power amplifier ) ​​บางชนิดมีกำลังเอาต์พุตวัดเป็นกิโลวัตต์และใช้ในวิทยุสมัครเล่น วงจรขยายสัญญาณเชิงเส้นชนิดอื่นๆ ใช้ใน อุปกรณ์ เสียงและอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ ความเป็นเชิง เส้น (Linearity) หมายถึงความสามารถของวงจรขยายสัญญาณในการสร้างสัญญาณที่เป็นสำเนาที่แม่นยำของอินพุต วงจรขยายสัญญาณเชิงเส้นตอบสนองต่อส่วนประกอบความถี่ต่างๆ อย่างอิสระ และมักจะไม่ก่อให้เกิดการบิดเบือนฮาร์มอนิกหรือ การบิดเบือน อินเตอร์โมดูเลชันอย่างไรก็ตาม ไม่มีวงจรขยายสัญญาณใดที่สามารถให้ความเป็นเชิงเส้นที่สมบูรณ์แบบได้ เนื่องจากอุปกรณ์ขยายสัญญาณ— ทรานซิสเตอร์หรือหลอดสุญญากาศ —มีฟังก์ชันการถ่ายโอน ที่ไม่เป็นเชิงเส้น และต้องอาศัยเทคนิคทางวงจรเพื่อลดผลกระทบเหล่านั้น มีวงจรขยายสัญญาณ หลายประเภท ที่ให้ความสมดุลระหว่างต้นทุนการใช้งาน ประสิทธิภาพ และความแม่นยำของสัญญาณ

ความเป็นเส้นตรงหมายถึงความสามารถของแอมพลิฟายเออร์ในการสร้างสัญญาณที่เป็นสำเนาที่แม่นยำของอินพุต โดยทั่วไปที่ระดับกำลังที่เพิ่มขึ้น อิมพีแดนซ์โหลด แรงดันไฟฟ้าแหล่งจ่าย กระแสฐานอินพุต และความสามารถในการส่งออกกำลังสามารถส่งผลต่อประสิทธิภาพของแอมพลิฟายเออร์ได้^{[ 1 ]}

แอมพลิฟายเออร์คลาส A สามารถออกแบบให้มีความเป็นเชิงเส้นที่ดีได้ทั้งในแบบซิงเกิลเอนด์และ แบบ พุชพูลแอมพลิฟายเออร์คลาส AB1, AB2 และ B จะเป็นเชิงเส้นได้ก็ต่อเมื่อใช้วงจรแท็งก์แบบปรับจูน หรือในแบบพุชพูลซึ่งใช้ส่วนประกอบแอคทีฟสองตัว (หลอดสุญญากาศ ทรานซิสเตอร์) เพื่อขยายส่วนบวกและส่วนลบของรอบคลื่นวิทยุตามลำดับ แอมพลิฟายเออร์คลาส C ไม่มีความเป็นเชิงเส้นในแบบใดๆ เลย

มี แอมพลิฟายเออร์หลายประเภทที่ให้ข้อดีข้อเสียแตกต่างกันไปในด้านต้นทุนการใช้งาน ประสิทธิภาพ และความแม่นยำของสัญญาณ การใช้งานในแอปพลิเคชัน RF มีรายละเอียดโดยย่อดังต่อไปนี้:

• แอมพลิฟายเออร์คลาสเอมีประสิทธิภาพต่ำมาก ไม่สามารถมีประสิทธิภาพดีกว่า 50% ได้เลย สารกึ่งตัวนำหรือหลอดสุญญากาศจะนำกระแสตลอดวงจร RF ทั้งหมด กระแสแอโนดเฉลี่ยสำหรับหลอดสุญญากาศควรตั้งค่าไว้ที่กึ่งกลางของส่วนที่เป็นเส้นตรงของกราฟกระแสแอโนดเทียบกับศักย์ไบแอสของกริด
• แอมพลิฟายเออร์คลาสบีมีประสิทธิภาพ 60–65% สารกึ่งตัวนำหรือหลอดสุญญากาศนำกระแสได้เพียงครึ่งรอบ แต่ต้องการกำลังขับสูง
• คลาส AB1คือคลาสที่ค่าความเอนเอียงไปทางลบมากกว่าคลาส A
• วงจร คลาส AB2มักจะมีแรงดันไบแอสลบมากกว่าในคลาส AB1 และขนาดของสัญญาณอินพุตก็มักจะมีขนาดใหญ่กว่า เมื่อวงจรขับสามารถทำให้แรงดันไบแอสของกริดเป็นบวก กระแสกริดก็จะเพิ่มขึ้น
• แอมพลิฟายเออร์คลาส Cมีประสิทธิภาพประมาณ 75% โดยมีช่วงการนำกระแสประมาณ 120° แต่มีความเป็นเชิงเส้นต่ำ มาก จึงใช้ได้เฉพาะโหมดที่ไม่ใช่ AM เช่น FM, CW หรือ RTTY เท่านั้น สารกึ่งตัวนำหรือหลอดสุญญากาศนำกระแสได้น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของรอบคลื่นวิทยุ ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นทำให้หลอดสุญญากาศสามารถส่งกำลังคลื่นวิทยุได้มากกว่าในคลาส A หรือ AB ตัวอย่างเช่น หลอดเทโทรด 4CX250B สอง หลอดที่ทำงานที่ 144 MHz สามารถส่งกำลังได้ 400 วัตต์ในคลาส A แต่เมื่อปรับไบแอสเป็นคลาส C ก็สามารถส่งกำลังได้ถึง 1,000 วัตต์โดยไม่ต้องกังวลเรื่องความร้อนสูงเกินไป อย่างไรก็ตาม จะต้องใช้กระแสกริดมากขึ้นด้วย
• แอมพลิฟายเออร์คลาสดีใช้เทคโนโลยีการสวิตช์เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูง ซึ่งมักจะเกิน 90% จึงใช้พลังงานในการทำงานน้อยกว่าเมื่อเทียบกับแอมพลิฟายเออร์ประเภทอื่น ๆ เนื่องจากใช้ระบบดิจิทัลในการขับเคลื่อนแอมพลิฟายเออร์ หลายคนจึงไม่ถือว่าแอมพลิฟายเออร์คลาสดีเป็นแอมพลิฟายเออร์เชิงเส้น แต่ผู้ผลิตอุปกรณ์เสียงและวิทยุหลายรายได้นำการออกแบบนี้ไปใช้ในแอปพลิเคชันเชิงเส้นแล้ว

แม้ว่าเครื่องขยายกำลังแบบคลาส A (PA) จะดีที่สุดในแง่ของความเป็นเชิงเส้น แต่ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเครื่องขยายกำลังคลาสอื่น ๆ เช่นแอมพลิฟายเออร์แบบ “AB”, “C” และ Dohertyอย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นนำไปสู่ความไม่เป็นเชิงเส้นที่สูงขึ้น และเอาต์พุตของ PA จะบิดเบี้ยว ซึ่งมักจะถึงขั้นที่ไม่ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของระบบ ดังนั้นจึงมีการใช้เครื่องขยายกำลังแบบคลาส AB หรือแบบอื่น ๆ ร่วมกับวิธีการปรับความเป็นเชิงเส้นที่เหมาะสม เช่นการป้อนกลับ การ ป้อน ไปข้างหน้า หรือ การปรับความผิดเพี้ยน ล่วงหน้าแบบ อนาล็อกหรือดิจิทัล(DPD) ในระบบเครื่องขยายกำลังแบบ DPD คุณลักษณะการถ่ายโอนของเครื่องขยายจะถูกจำลองโดยการสุ่มตัวอย่างเอาต์พุตของ PA และคุณลักษณะผกผันจะถูกคำนวณในโปรเซสเซอร์ DSP สัญญาณเบสแบนด์ดิจิทัลจะถูกคูณด้วยค่าผกผันของคุณลักษณะการถ่ายโอนที่ไม่เป็นเชิงเส้นของ PA แปลงความถี่ขึ้นเป็นความถี่ RF และส่งไปยังอินพุตของ PA ด้วยการออกแบบการตอบสนองของ PA อย่างระมัดระวัง กลไก DPD สามารถแก้ไขความผิดเพี้ยนของเอาต์พุต PA และบรรลุประสิทธิภาพที่สูงขึ้นได้

ด้วยความก้าวหน้าในเทคนิคการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล ปัจจุบัน การบิดเบือนสัญญาณดิจิทัล (DPD) ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน ระบบย่อย เครื่องขยายกำลัง RFเพื่อให้ DPD ทำงานได้อย่างถูกต้อง คุณลักษณะของเครื่องขยายกำลังต้องเหมาะสมที่สุด และมีเทคนิควงจรต่างๆ ที่สามารถใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องขยายกำลังได้^{[ 2 ]}

แอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นขนาด 1 ถึง 2 กิโลวัตต์ที่ผลิตในเชิงพาณิชย์บางชนิดที่ใช้ในวิทยุสมัครเล่นยังคงใช้หลอดสุญญากาศ (วาล์ว) และสามารถขยายกำลัง RF ได้ 10 ถึง 20 เท่า (10 ถึง 13 dB) ตัวอย่างเช่น เครื่องส่งสัญญาณที่ป้อนกำลัง 100 วัตต์จะถูกขยายเป็นกำลังเอาต์พุต 2,000 วัตต์ (2 กิโลวัตต์) ไปยังเสาอากาศ แอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นแบบโซลิดสเตทเป็นที่นิยมมากกว่าในช่วง 1,000 วัตต์และสามารถขับเคลื่อนได้ด้วยกำลังเพียง 5 วัตต์^{[ 3 ]}อุปกรณ์กำลังไฟฟ้าสมัยใหม่ที่ใช้ เทคโนโลยี LDMOSช่วยให้แอมพลิฟายเออร์กำลัง RF เชิงเส้นมีประสิทธิภาพและคุ้มค่ามากขึ้นสำหรับชุมชนวิทยุสมัครเล่น^{[ 4 ]}

โดยทั่วไปแล้ว แอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นแบบหลอดสุญญากาศขนาดใหญ่จะใช้หลอดสุญญากาศหนึ่งหลอดหรือมากกว่านั้นที่ได้รับพลังงานจากแหล่งจ่ายไฟแรงดันสูงมากเพื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าจำนวนมากให้เป็นพลังงานความถี่วิทยุ แอมพลิฟายเออร์เชิงเส้นจำเป็นต้องทำงานด้วย การไบแอส แบบคลาส Aหรือคลาส ABซึ่งทำให้ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ ในขณะที่คลาส Cมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก แต่แอมพลิฟายเออร์คลาส C ไม่ใช่เชิงเส้น และเหมาะสำหรับการขยาย สัญญาณ ซองคงที่ เท่านั้น สัญญาณดังกล่าวได้แก่FM , FSK , MFSKและ CW ( รหัสมอร์ส ) ^{[ 5 ] [ 6 ]}

วงจรภาคเอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ AM ระดับมืออาชีพที่มีกำลังส่งสูงถึง 50 กิโลวัตต์ จำเป็นต้องเป็นวงจรเชิงเส้น และในปัจจุบันมักสร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยีโซลิดสเตท ส่วนหลอดสุญญากาศขนาดใหญ่ยังคงใช้สำหรับเครื่องส่งสัญญาณวิทยุคลื่นยาว คลื่นกลาง และคลื่นสั้นระดับนานาชาติที่มีกำลังส่งตั้งแต่ 500 กิโลวัตต์ ถึง 2 เมกะวัตต์

• เครื่องขยายเสียง
• เครื่องขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์