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各种放大器电路之功率放大器的分析

时间:2019-08-06 来源: 关键字:放大器   功率   

供给负载一定输出功率的放大器叫做功率放大器。它是收音机、扩音机或其他电子设备的末级,它推动扬声器发出声音,使电动机转动,使记录仪表动作等。功率放大器主要是考虑如何获得最大的输出功率、最小的失真和最高的效率。

由于变压器耦合损耗小,又能变换阻抗,使负载和晶体管相匹配,所以功率放大器广泛采用变压器耦合电路。音频功率放大器可以根据不同的要求,采用甲类放大器、乙类放大器和甲乙类放大器。这种功率放大器是在甲类工作状态下运用的,晶体管在输入信号的整个周期内都有放大作用。

C是耦合电容。R1、R2是上下偏置电阻。Re、Ce是直流电流负反馈电路,起起稳定工作点的作用。变压压器B是晶体管BG集电极负载,通过B推动扬声器Y。甲类功率放大器损耗大、效率低、输出功率小,一般只用在小功率放大设备和仪器中。

这种功率放大器是在乙类工作状态下运用的,一个晶体管在输出正半周内有放大作用,另一个晶体管在负半周内有放大作用。作为典型的乙类推挽电路,还可以省去R1、R2、Re,而把M、N两点直接连起来。B1、B2是输入输出变压器。

当没有信号输入的时,两个晶体三极管的基极电压等于零,都处于截止状态。当输入信号是正半周的时候,如果输入变压器次级上正下负,那么BG1截止,BG2导通,BG2对输入信号起放大作用。当输入信号是负半周的时候,输入变压器次级上负下正,那么BG2截止,BG1导通,BG1对输入信号起放大作用。

在输出变压器上,放大了的正负两个半周的信号合起来,成了完整的放大信号。由于这种放大器的两个晶体三极管轮流交替工作,所以叫做推挽放大器。它比单管功率放大器输出功率大、效率高,因此有广泛用途。由于晶体管在电流很小的情况下是非线性的,两管交替工作会衔接不好,造成所谓交越失真。为了减少交越失真,在输入端要给晶体管基极加个很小的正向偏压,使晶体管在没有信号输入时就有一定的集电极电流。

前面介绍的乙类推挽功率放大器有两个缺点:一个是由于变压器本身仍然有损损耗,放大器的效率不能做得很高。另一个是变压器本身在高端和低端的频率特性都不好,使放大器的频率范围受到限制。采用无输出变压器功率放大器,可以消除输出变压器引起的失真和损耗,频率特性比较好,还可以减小放大器的体积和重量。

无输出变压器功率放大器可以分成两类:一类用相同类型晶体管组成推挽电路,另一类是利用PNP型管和NPN型管的互补作用组成互补对称电路。变压器B做倒相耦合。C是隔直电容,也是耦合电容。为了减少低频失真,电容C选得越大越好。无输出变压器功率放大器的输出阻抗只有变压器耦合的1/4。由于输出阻抗低,可以直接接到扬声器上。

互补推挽电路是利用PNP和NPN型晶体管相反的导电性能,自动完成倒相作用的,BG1是末前级,也就是推动级。BG2和BC3组成互补电路。为了使BG2和BG3在没有信号时就有一定的集电极电流,减少交越失真,A、B两点之间应该加上一定的电压。

如果两个都是硅管,应该加上1.2伏;两个都是锗管,应该加上0.4伏,一个硅管一个锗管,应该加上0.8伏。A、B两点电压值,可以通过可变电阻W2调节。K点电压应该是电源电压的一半,可以通过调整可变电阻W1来实现。接上电解电容C2,对交流信号来说相当于把E点和K点连接起来。这样,BG2的输入信号取自R3,BG3的输入信号取自R3+W2。由于R3远大于W2,W2的电压降可以忽略不计。也就是说BG2和BG3的输入信号可以看作是相等的。

当输入信号是正半周时,BG2截止、BG3导通,BG3起放大作用。当输入信号是负半周的时候,BG3截止,BG2导通,BG2起放大作用。两管这样轮流工作,扬声器就得到完整的放大了的信号而发出声音来。这种电路比OTL电路稳定性好,保真度高,所以应用比较广泛。

这个电路不要输出电容,采用直接耦合,输出端直接与喇叭相接,所以频率特性特别好,从20赫到50干赫的频率范内都是很平坦的。由于采用直接耦合,需要具有正负对称的两个电源,才能使输出端直流零电位,才能实现直接与负载扬声器相接。

为了减小漂移,输入电路采用差动放大器。BG1,BG2是差动放大输入级,BG3是激励级(也叫做推动级),BG4~BG7是复合互补输出电路。信号通过耦合电容C1进入BG1,放大后由BG1集电极输出,送到BG3再次放大,BG3的集电极输出端接有NPN型的BG4和PNP型的BG5,利用不同类型的晶体管的互补作用实现倒相,BG4和BG6接成复合管,BG5和BG7接成复合管,同时完成乙类推挽功率放大。

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