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各種放大器電路之功率放大器的分析

出處:電子發(fā)燒友 發(fā)布于:2019-08-06 13:56:05

  供給負(fù)載一定輸出功率的放大器叫做功率放大器。它是收音機(jī)、擴(kuò)音機(jī)或其他電子設(shè)備的末級,它推動揚(yáng)聲器發(fā)出聲音,使電動機(jī)轉(zhuǎn)動,使記錄儀表動作等。功率放大器主要是考慮如何獲得的輸出功率、的失真和的效率。
  由于變壓器耦合損耗小,又能變換阻抗,使負(fù)載和晶體管相匹配,所以功率放大器廣泛采用變壓器耦合電路。音頻功率放大器可以根據(jù)不同的要求,采用甲類放大器、乙類放大器和甲乙類放大器。這種功率放大器是在甲類工作狀態(tài)下運(yùn)用的,晶體管在輸入信號的整個周期內(nèi)都有放大作用。
  C是耦合電容。R1、R2是上下偏置電阻。Re、Ce是直流電流負(fù)反饋電路,起起穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用。變壓壓器B是晶體管BG集電極負(fù)載,通過B推動揚(yáng)聲器Y。甲類功率放大器損耗大、效率低、輸出功率小,一般只用在小功率放大設(shè)備和儀器中。
  這種功率放大器是在乙類工作狀態(tài)下運(yùn)用的,一個晶體管在輸出正半周內(nèi)有放大作用,另一個晶體管在負(fù)半周內(nèi)有放大作用。作為典型的乙類推挽電路,還可以省去R1、R2、Re,而把M、N兩點(diǎn)直接連起來。B1、B2是輸入輸出變壓器。
  當(dāng)沒有信號輸入的時,兩個晶體三極管的基極電壓等于零,都處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)輸入信號是正半周的時候,如果輸入變壓器次級上正下負(fù),那么BG1截止,BG2導(dǎo)通,BG2對輸入信號起放大作用。當(dāng)輸入信號是負(fù)半周的時候,輸入變壓器次級上負(fù)下正,那么BG2截止,BG1導(dǎo)通,BG1對輸入信號起放大作用。
  在輸出變壓器上,放大了的正負(fù)兩個半周的信號合起來,成了完整的放大信號。由于這種放大器的兩個晶體三極管輪流交替工作,所以叫做推挽放大器。它比單管功率放大器輸出功率大、效率高,因此有廣泛用途。由于晶體管在電流很小的情況下是非線性的,兩管交替工作會銜接不好,造成所謂交越失真。為了減少交越失真,在輸入端要給晶體管基極加個很小的正向偏壓,使晶體管在沒有信號輸入時就有一定的集電極電流。
  前面介紹的乙類推挽功率放大器有兩個缺點(diǎn):一個是由于變壓器本身仍然有損損耗,放大器的效率不能做得很高。另一個是變壓器本身在高端和低端的頻率特性都不好,使放大器的頻率范圍受到限制。采用無輸出變壓器功率放大器,可以消除輸出變壓器引起的失真和損耗,頻率特性比較好,還可以減小放大器的體積和重量。
  無輸出變壓器功率放大器可以分成兩類:一類用相同類型晶體管組成推挽電路,另一類是利用PNP型管和NPN型管的互補(bǔ)作用組成互補(bǔ)對稱電路。變壓器B做倒相耦合。C是隔直電容,也是耦合電容。為了減少低頻失真,電容C選得越大越好。無輸出變壓器功率放大器的輸出阻抗只有變壓器耦合的1/4。由于輸出阻抗低,可以直接接到揚(yáng)聲器上。
  互補(bǔ)推挽電路是利用PNP和NPN型晶體管相反的導(dǎo)電性能,自動完成倒相作用的,BG1是末前級,也就是推動級。BG2和BC3組成互補(bǔ)電路。為了使BG2和BG3在沒有信號時就有一定的集電極電流,減少交越失真,A、B兩點(diǎn)之間應(yīng)該加上一定的電壓。
  如果兩個都是硅管,應(yīng)該加上1.2伏;兩個都是鍺管,應(yīng)該加上0.4伏,一個硅管一個鍺管,應(yīng)該加上0.8伏。A、B兩點(diǎn)電壓值,可以通過可變電阻W2調(diào)節(jié)。K點(diǎn)電壓應(yīng)該是電源電壓的一半,可以通過調(diào)整可變電阻W1來實(shí)現(xiàn)。接上電解電容C2,對交流信號來說相當(dāng)于把E點(diǎn)和K點(diǎn)連接起來。這樣,BG2的輸入信號取自R3,BG3的輸入信號取自R3+W2。由于R3遠(yuǎn)大于W2,W2的電壓降可以忽略不計。也就是說BG2和BG3的輸入信號可以看作是相等的。
  當(dāng)輸入信號是正半周時,BG2截止、BG3導(dǎo)通,BG3起放大作用。當(dāng)輸入信號是負(fù)半周的時候,BG3截止,BG2導(dǎo)通,BG2起放大作用。兩管這樣輪流工作,揚(yáng)聲器就得到完整的放大了的信號而發(fā)出聲音來。這種電路比OTL電路穩(wěn)定性好,保真度高,所以應(yīng)用比較廣泛。
  這個電路不要輸出電容,采用直接耦合,輸出端直接與喇叭相接,所以頻率特性特別好,從20赫到50干赫的頻率范內(nèi)都是很平坦的。由于采用直接耦合,需要具有正負(fù)對稱的兩個電源,才能使輸出端直流零電位,才能實(shí)現(xiàn)直接與負(fù)載揚(yáng)聲器相接。
  為了減小漂移,輸入電路采用差動放大器。BG1,BG2是差動放大輸入級,BG3是激勵級(也叫做推動級),BG4~BG7是復(fù)合互補(bǔ)輸出電路。信號通過耦合電容C1進(jìn)入BG1,放大后由BG1集電極輸出,送到BG3再次放大,BG3的集電極輸出端接有NPN型的BG4和PNP型的BG5,利用不同類型的晶體管的互補(bǔ)作用實(shí)現(xiàn)倒相,BG4和BG6接成復(fù)合管,BG5和BG7接成復(fù)合管,同時完成乙類推挽功率放大。

 

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