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兩類功率放大電路設(shè)計(jì)方法解析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1121次  |  2020年08月31日  

在放大電路中,當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí):假如晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通(導(dǎo)通角為360°),稱之為甲類狀態(tài)(A類);


假如晶體管僅在信號(hào)的正半周或負(fù)半周導(dǎo)通(導(dǎo)通角為180°),稱之為工作在乙類狀態(tài)(B類);


假如晶體管的到同事間大于半個(gè)周期而且小于整個(gè)周期(導(dǎo)通角在180-360°之間),稱之工作在甲乙類狀態(tài)(AB類);


假如晶體管的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期(導(dǎo)通角小于180°),稱之工作在丙類狀態(tài)(C類);


假如晶體管工作在開關(guān)狀態(tài),此時(shí)管子僅在飽和導(dǎo)通時(shí)消耗功率,稱之工作在丁類狀態(tài)(D類)。


如何解決效率低:降低Q點(diǎn)(但會(huì)引起截止失真),故可以采用推完輸出電路或者互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出器。


功放種類效率高低失真情況音質(zhì)好壞工作狀態(tài)備注


甲類功率、效率低無交越、開關(guān)失真音質(zhì)好飽和區(qū)散熱差、成本高、壽命短


乙類效率高(75%)失真情況嚴(yán)重聲音粗糙放大區(qū)出現(xiàn)熱量小


甲乙類效率居中失真比乙類好,比甲類差音質(zhì)效果一般微導(dǎo)通應(yīng)用最廣泛,存在開關(guān)失真


丙類效率特高失真很大音質(zhì)極差通信用途,不適合HI_FI


丁類效率最高失真小音質(zhì)效果一般只在工作時(shí)導(dǎo)通,優(yōu)秀產(chǎn)品少


交流等效原則:


1.旁路電容等效為短路;2.扼流電感等效為開路;3.偏置電阻從電路中取消


射極輸出器屬于“電壓串聯(lián)負(fù)反饋”,特點(diǎn)是:輸入電阻大、輸出電阻小、電壓增益小于或接近于1。輸出與輸入相位相同。沒有電壓放大用途。很大的電流放大用途。


從輸入端看進(jìn)去的輸入電阻Ri=rBE+(1+β)Re≈βRe。相當(dāng)于把Re放大了β倍,所以輸入電阻是很高的。把射極輸出器的輸入端與信號(hào)源相連接,它對(duì)信號(hào)源的功率損耗就很小,這是射極輸出器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。


射極輸出器的輸出電阻Ro=Ib(rBE+Rg)/Ie=rBE+Rg/1+β??梢姡錁O輸出器的輸出電阻Ro要比接在輸入端的信號(hào)源內(nèi)阻Rg小β倍。即使要輸出較大的負(fù)載電流,關(guān)于輸出電壓的影響還是較小的,這也是射極輸出器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。


射極輸出器由于輸出電壓通過Re全部反饋到輸入回路,與輸入信號(hào)串聯(lián)后再加到晶體管基極與發(fā)射極之間,反饋電壓就是輸出電壓。由于信號(hào)由基極輸入而由發(fā)射極輸出,因此Uo/Ui=Ui-Ube/Ui≤1,可見這種電路的一個(gè)特點(diǎn)就是電壓增益小于1。


從射極輸出器的輸入電阻大、輸出電阻小這種特點(diǎn)來看,它就相當(dāng)于一個(gè)阻抗變換器。由于其電壓增益小于1接近于1,沒有電壓放大用途,并且輸出電壓的極性與輸入相同,所以這種放大器又稱為電壓跟隨器,常簡(jiǎn)稱“射隨器”。


反饋過程


NOTE:OTL,通常指單電源供電、沒有輸出變壓器、功放輸出級(jí)和喇叭直接耦合的電路形式。一般要用大容量耦合電容隔直。


OCL,指的是采用±雙電源供電、沒有輸出耦合電容、輸出直流電位為零的電路形式。OCL電路可以算作OTL電路的特例,畢竟,OCL也是沒有變壓器的。


甲類、電乙類,指的是輸出級(jí)功率管的靜態(tài)直流工作點(diǎn)設(shè)置的不同方式。


無論是OTL還是OCL電路,都是既可以設(shè)計(jì)成甲類的,也可以沒計(jì)成甲乙類的,還可以設(shè)計(jì)成乙類的。


前者指的是電路連接形式,后者指的是工作點(diǎn)設(shè)置方式,是不同的兩個(gè)問題。


互補(bǔ)對(duì)稱電路:電路中采用兩支晶體管,NpN、pNp各一支,兩管特性一致。


類型:OTL:OutputTransformerLess無輸出變壓器形式;OCL:OutputCapacitorLess,無輸出電容形式


OCL工作原理及線路圖


特點(diǎn):1.靜態(tài)電流IBQ、ICQ等于0;2.每管導(dǎo)通的時(shí)間等于半個(gè)周期;3.存在交越失真


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利用甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路可以消除交越失真,原理圖如下,u1正半周重要是T1管導(dǎo)通發(fā)射極驅(qū)動(dòng)負(fù)載;u1負(fù)半周重要是T2發(fā)射機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)載→T1,T2導(dǎo)通時(shí)間》u1半個(gè)周期→T1,T2工作在甲乙類放大。


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