功率放大器電路圖-功率放大器工作原理與組成等詳解-KIA MOS管
信息來源:本站 日期:2020-04-15
功率放大器電路圖是本文主要講的內(nèi)容,我們先來看看什么是功率放大器。功率放大器(英文名稱:power amplifier),簡(jiǎn)稱“功放”,是指在給定失真率條件下,能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動(dòng)某一負(fù)載(例如揚(yáng)聲器)的放大器。功率放大器在整個(gè)音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用,在某種程度上主宰著整個(gè)系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。
功率放大器通常由3部分組成:前置放大器、驅(qū)動(dòng)放大器、末級(jí)功率放大器。
1、前置放大器起匹配作用,其輸入阻抗高(不小于10kΩ),可以將前面的信號(hào)大部分吸收過去,輸出阻抗低(幾十Ω以下),可以將信號(hào)大部分傳送出去。同時(shí),它本身又是一種電流放大器,將輸入的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成電流信號(hào),并給予適當(dāng)?shù)姆糯蟆?/span>
2、 驅(qū)動(dòng)放大器起橋梁作用,它將前置放大器送來的電流信號(hào)作進(jìn)一步放大,將其放大成中等功率的信號(hào)驅(qū)動(dòng)末級(jí)功率放大器正常工作。如果沒有驅(qū)動(dòng)放大器,末級(jí)功率放大器不可能送出大功率的聲音信號(hào)。
3、末級(jí)功率放大器起關(guān)鍵作用。它將驅(qū)動(dòng)放大器送來的電流信號(hào)形成大功率信號(hào),帶動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲,它的技術(shù)指標(biāo)決定了整個(gè)功率放大器的技術(shù)指標(biāo)。
功率放大器電路圖,功率放大器工作原理解析。利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號(hào)變化的電流。因?yàn)槁曇羰遣煌穹筒煌l率的波,即交流信號(hào)電流,三極管的集電極電流在放大區(qū)中恒為基極電流的β倍,β是三極管的電流放大系數(shù),應(yīng)用這一點(diǎn),若將小信號(hào)注入基極,則集電極流過的電流會(huì)等于基極電流的β倍,然后將這個(gè)信號(hào)用隔直電容隔離出來,就得到了電流(或電壓)是原先的β倍的大信號(hào),這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流放大,就完成了功率放大。
下面我們介紹幾種常見的放大電路:
低頻電壓放大器
低頻電壓放大器是指工作頻率在 20 赫~ 20 千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很強(qiáng)的電流的放大器。
(1)共發(fā)射極放大電路
圖1(a)是共發(fā)射極放大電路。C1是輸入電容,C2是輸出電容,三極管VT就是起放大作用的器件, RB 是基極偏置電阻 ,RC 是集電極負(fù)載電阻。1、3端是輸入,2 、3 端是輸出。3 端是公共點(diǎn),通常是接地的,也稱“地”端。靜態(tài)時(shí)的直流通路見圖1(b),動(dòng)態(tài)時(shí)交流通路見圖1(c)。電路的特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)從十幾到一百多,輸出電壓的相位和輸入電壓是相反的,性能不夠穩(wěn)定,可用于一般場(chǎng)合。
(2)分壓式偏置共發(fā)射極放大電路
圖2比圖1多用3個(gè)元件。基極電壓是由RB1和RB2分壓取得的,所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中增加電阻 RE 和電容 CE ,CE 稱交流旁路電容,對(duì)交流是短路的; RE 則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。所謂反饋是指把輸出的變化通過某種方式送到輸入端,作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的,就是負(fù)反饋。圖中基極真正的輸入電壓是 RB2 上電壓和 RE 上電壓的差值,所以是負(fù)反饋。由于采取了上面兩個(gè)措施,使電路工作穩(wěn)定性能提高,是應(yīng)用最廣的放大電路。
(3)射極輸出器
圖3(a)是一個(gè)射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸出的。圖3(b)是它的交流通路圖,可以看到它是共集電極放大電路。
這個(gè)圖中,晶體管真正的輸入是Vi和Vo的差值,所以這是一個(gè)交流負(fù)反饋很深的電路。由于很深的負(fù)反饋,這個(gè)電路的特點(diǎn)是:電壓放大倍數(shù)小于 1 而接近 1 ,輸出電壓和輸入電壓同相,輸入阻抗高輸出阻抗低,失真小,頻帶寬,工作穩(wěn)定。它經(jīng)常被用作放大器的輸入級(jí)、輸出級(jí)或作阻抗匹配之用。
(4)低頻放大器的耦合
一個(gè)放大器通常有好幾級(jí),級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級(jí)間耦合方式有三種: ①RC 耦合,見圖4(a)。優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、成本低。但性能不是最佳。 ② 變壓器耦合,見圖 4 (b)。優(yōu)點(diǎn)是阻抗匹配好、輸出功率和效率高,但變壓器制作比較麻煩。 ③ 直接耦合,見圖4(c)。優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬,可作直流放大器使用,但前后級(jí)工作有牽制,穩(wěn)定性差,設(shè)計(jì)制作較麻煩。
功率放大器
能把輸入信號(hào)放大并向負(fù)載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機(jī)的末級(jí)放大器就是功率放大器。
(1)甲類單管功率放大器
圖 5 是單管功率放大器,C1是輸入電容,T是輸出變壓器。它的集電極負(fù)載電阻 Ri′ 是將負(fù)載電阻 R L 通過變壓器匝數(shù)比折算過來的:
RC′=( N1 N2 )2RL=N2RL
負(fù)載電阻是低阻抗的揚(yáng)聲器,用變壓器可以起阻抗變換作用,使負(fù)載得到較大的功率。
這個(gè)電路不管有沒有輸入信號(hào),晶體管始終處于導(dǎo)通狀,靜態(tài)電流比較大,困此集電極損耗較大,效率不高,大約只有 35 %。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在功率不太大的場(chǎng)合,它的輸入方式可以是變壓器耦合也可以是 RC 耦合。
(2)乙類推挽功率放大器
圖6是常用的乙類推挽功率放大電路。它由兩個(gè)特性相同的晶體管組成對(duì)稱電路,在沒有輸入信號(hào)時(shí),每個(gè)管子都處于截止?fàn)顟B(tài),靜態(tài)電流幾乎是零,只有在有信號(hào)輸入時(shí)管子才導(dǎo)通,這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波時(shí),正半周時(shí) VT1 導(dǎo)通 VT2 截止,負(fù)半周時(shí) VT2 導(dǎo)通 VT1 截止。兩個(gè)管子交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成,使負(fù)載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。
乙類推挽放大器的輸出功率較大,失真也小,效率也較高,一般可達(dá) 60 %。
( 3 ) OTL 功率放大器
目前廣泛應(yīng)用的無(wú)變壓器乙類推挽放大器,簡(jiǎn)稱 OTL 電路,是一種性能很好的功率放大器。為了易于說明,先介紹一個(gè)有輸入變壓器沒有輸出變壓器的 OTL 電路,如圖7。
這個(gè)電路使用兩個(gè)特性相同的晶體管,兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同。在靜態(tài)時(shí), VT1 、 VT2 流過的電流很小,電容 C 上充有對(duì)地為 1 2 E c 的直流電壓。在有輸入信號(hào)時(shí),正半周時(shí) VT1 導(dǎo)通, VT2 截止,集電極電流 i c1 方向如圖所示,負(fù)載 RL 上得到放大了的正半周輸出信號(hào)。負(fù)半周時(shí) VT1 截止, VT2 導(dǎo)通,集電極電流 i c2 的方向如圖所示, RL 上得到放大了的負(fù)半周輸出信號(hào)。這個(gè)電路的關(guān)鍵元件是電容器 C ,它上面的電壓就相當(dāng)于 VT2 的供電電壓。
以這個(gè)電路為基礎(chǔ),還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正 OTL 電路,用 PNP 管和 NPN 管組成的互補(bǔ)對(duì)稱式 OTL 電路,以及最新的橋接推挽功率放大器,簡(jiǎn)稱 BTL 電路等等。
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