低頻功率放大電路

低頻功率放大電路第一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五高保真的耳機(jī)功率放大器電路第二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五*電路說明第三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五多媒體耳機(jī)功放印制版圖第四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五例：擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：

用放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。功率放大電壓放大信號提取9.1概述第五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五一.各類功率放大器的功能以及用途介紹

功放按用途分類專業(yè)功放：技術(shù)參數(shù)上往往會有一些獨特的要求家用功放體育館場、影劇場、歌舞廳、會議廳或其它公共場所擴(kuò)聲、錄音監(jiān)聽等場所使用的功放。Hi－Fi音樂欣賞，AV系統(tǒng)放音，以及卡拉OK娛樂的功放。第六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

Hi－Fi是英語High－Fidelity的縮寫，意指高度保真，即純音樂功放，是音樂發(fā)燒友的最愛。Hi－Fi功放的輸出功率大都在2×150瓦以下。Hi－Fi在設(shè)計上強(qiáng)調(diào)最低的信號失真，忠實地表現(xiàn)出音樂的場面、細(xì)節(jié)和演奏、錄制的技巧等來滿足人們對音樂的最佳欣賞要求。一般用于Hi－Fi的功放都是膽機(jī)。Hi－Fi功放就擴(kuò)聲形式而言，只適用于兩聲道立體聲的重播。

AV功放是AudioVideo的縮寫，即影音功放，它能同時連接5－6個音箱(左右主音箱、中置音箱、左右環(huán)繞音箱、超重低音)并驅(qū)動它們發(fā)出聲音。AV功放從誕生到現(xiàn)在，經(jīng)歷了杜比環(huán)繞，杜比定向邏輯，AC－3，DTS(均是音頻解碼方式)的發(fā)展進(jìn)程。AV功放與普通功放的區(qū)別，在于AV功放有AV選擇杜比定向邏輯解碼器，AC－3，DTS解碼器和五聲道功率放大器，以及畫龍點睛的數(shù)字聲場DSP電路。鑒于欣賞碟片中多聲道錄音效果的需要，AV功放的每聲道功率輸出也會不同，一般來說主聲道功率最大，中置次之，環(huán)繞最小，這方面的代表是帶有杜比定向邏輯環(huán)繞聲放的功放。為了增加使用樂趣，大多數(shù)AV功放都附有DSP，為各種節(jié)目播放提供不同的聲場效果。

*Hi－Fi&AV第七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五按器材分類電子管放大器(俗稱“膽機(jī)”)

晶體放大器(俗稱“石機(jī)”)

集成電路放大器主要優(yōu)點:

動態(tài)范圍大、線性好、音色甜美悅耳。主要缺點：內(nèi)阻大導(dǎo)致放大器阻尼系數(shù)小，影響瞬態(tài)特性；需高壓供電，離不開變壓器，變壓器不僅功耗大、體積大。

阻尼系數(shù)可做得很高，有良好的瞬態(tài)特性，在聲音的節(jié)奏感、力度上要比膽機(jī)明快、爽朗、有力；而且無需變壓器，不僅節(jié)省成本，縮小體積，而且避免了由變壓器所引起的失真。

最突出的優(yōu)點是可靠性高、外圍電路簡單、組裝方便，不足之處是電聲指標(biāo)(功率、頻響、失真度、信噪比等)和音質(zhì)皆不如前兩類放大器。

第八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五(1)功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM

、UCEM

、

PCM

。需要解決功放管的散熱問題。ICMPCMUCEMIcuce二.分析功放電路應(yīng)注意的幾個問題第九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五(2)電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。且不能用微變等效電路來分析。(3)電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。Pomax

:負(fù)載上得到的交流信號功率。PE：直流電源供給的平均功率(直流功率)。真實和高效一直是功率放大器領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的源動力第十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五*關(guān)于功率根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，功率有兩種標(biāo)注方法：額定功率(RMS：正弦波均方根)與瞬間峰值功率(PMPO功率)。

額定功率---是指在額定范圍內(nèi)驅(qū)動一個8Ω揚聲器規(guī)定了波形持續(xù)模擬信號后，在有一定間隔并重復(fù)一定次數(shù)后，揚聲器不發(fā)生任何損壞的最大電功率.實際功率、標(biāo)稱（輸出）功率、有效功率一般就是指額定功率；

瞬間峰值功率---是指揚聲器短時間所能承受的最大功率。額定功率一般是瞬間峰值功率的1/8。額定功率、瞬間峰值功率、儲備功率、標(biāo)稱（輸出）功率、實際功率、有效功率、均方根功率、平均功率(有功功率，真值功率)、粉噪功率……。平均功率：兩種算法：第十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五

均方根功率---為了使AC信號能夠使用與DC信號同樣的計算公式，比如電阻、功率等的計算，對信號的均方根值進(jìn)行了專門定義。AC信號的均方根值與相同幅度的DC信號產(chǎn)生的效果相同。例如：采用230VrmsAC電壓供電的白熾燈泡獲得的電能與采用230VDC電壓對其供電獲得的電能是相同的。

儲備功率---關(guān)于儲備功率有一個經(jīng)典的“理論”，用通俗的話來講就是：在20平米的房間，有1/20W的聲功率，響度就夠了，由于音樂信號的波形很復(fù)雜，信號中不時會出現(xiàn)一些暫短的但幅度很高的脈沖信號，該信號如被功放削波，就會出現(xiàn)嚴(yán)重的削波失真，為了防止削波失真，必須將功放的最大不失真功率加大到放音功率的5到10倍。即便如此，仍會有少量脈沖信號被削波，因此，專業(yè)功放應(yīng)有10倍以上的儲備功率。*第十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五揚聲器的標(biāo)稱功率（粉噪功率）---它是指在揚聲器額定頻率范圍內(nèi)，饋給以規(guī)定的模擬節(jié)目信號，連續(xù)工作100小時而不產(chǎn)生熱和機(jī)械損壞的功率。功率放大器的標(biāo)稱輸出功率---一般是指一定失真限制條件上的正弦輸出功率(輸入端加的是正弦波)。顯然，將揚聲器功率與功放功率的數(shù)字去做比較沒有任何意義。而從上文大家也可以了解到，目前我們談?wù)摰念愃乒β适欠癯渥?、功率儲備是否足夠的話題，基本只能建立在主觀聽音的感受上，去看音箱上的標(biāo)注實在沒有什么意義，因為大家的標(biāo)注方法并不規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)不同，自然也就沒有什么可比性了。*第十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五功率放大電路的類型功率放大電路按其靜態(tài)工作點在負(fù)載線上所處位置不同，可分為甲(A)類、甲乙(AB)類、乙(B)類、丙(C)類、丁(D)類等類型。第十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五甲類乙類甲乙類丙類有靜態(tài)功耗，50％靜態(tài)功耗為0，78.5％靜態(tài)功耗和效率介于甲類和乙類之間效率較高，主要用于高頻電路各類功放靜態(tài)工作點設(shè)置的示意圖第十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五甲類360°導(dǎo)電甲乙類180°～360°導(dǎo)電乙類180°導(dǎo)電丙類<180°導(dǎo)電各類功放導(dǎo)通角的示意圖第十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五答：不合適，因為效率太低。uotuo射極輸出器輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，可以用做功率放大器嗎？

ibuceQIcUSC/REUSCRbuoUSCuiRE問題討論:甲類第十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五一般射隨靜態(tài)工作點（Q）設(shè)置較高（靠近負(fù)載線的中部），信號波形正負(fù)半周均不失真。電路中存在的靜態(tài)電流（ICQ），在晶體管和射極電阻中造成較大靜態(tài)損耗，致使效率降低。設(shè)Q點正好在負(fù)載線中點，若忽略晶體管的飽和壓降，則在理想情況下有：射極輸出器效率低的原因：ibuceIcUSC/REUSCICQQUCEQuotuoUom=UCEQ=0.5USC

Iom=ICQ=0.5USC/RE第十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五ESCCQSCERUIUP2/2==OPESCESCRURU8)22/(22==UCEQ2ICQ2=uceIcUSC/REUSCICQRbuoUSCuiREQUCEQ注意:課本上的分析=50%不確切注意:PE=Usc×

Ic(平均值)=Usc×

ICQ第十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五辦法：降低Q點但又會引起截止失真既降低Q點又不會引起截止失真的辦法：采用推挽輸出電路，或稱互補對稱射極輸出器如何解決效率低的問題？*圖騰輸出一般是在數(shù)字電路里說的，在放大電路、功率電路不太這樣說，雖然看起來和推挽輸出電路都差不多。

第二十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五前面講的乙類功放導(dǎo)通角的示意圖（如上），是針對NPN管而言的，它解決了正弦波正半周的不失真放大問題。如果再能解決負(fù)半周的問題，就解決了整個周期內(nèi)正弦波的不失真放大問題。那么只能借助PNP管了。因為PNP管和NPN管正好相反，PNP管是在正弦波的負(fù)半周內(nèi)導(dǎo)通。思路第二十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五vCE00iC1iB=常數(shù)QICmVCemAB2ICm2VCemiC2VCESVCES乙類互補對稱電路工作情況NPN型PNP型NPN導(dǎo)通PNP導(dǎo)通第二十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五乙類雙電源互補對稱功率放大電路：電路中采用兩個晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致對稱電源：+USC，-USC

組成互補對稱式射極輸出器ui-USCT1T2uo+USCRLiLNPN型PNP型9.2

互補對稱功率放大電路第二十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五ic1ic2靜態(tài)時：ui=0VT1、T2均不工作

uo=0V動態(tài)時：ui

0VT1截止，T2導(dǎo)通ui>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作。一、工作原理（設(shè)ui為正弦波,管子的死區(qū)電壓不計）第二十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五uiuououo′交越失真死區(qū)電壓ui-USCT1T2uo+USCRLiLuo

′uo輸入輸入波形圖第二十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五(2)、伏安特性UI導(dǎo)通壓降:硅管0.6~0.7V,鍺管0.2~0.3V。反向擊穿電壓UB死區(qū)電壓硅管0.5V,鍺管0.2V。UIE+-反向漏電流（很小，A級）*回顧第二十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五ui-USCT1T2uo+USCRLiL(1)靜態(tài)電流

ICQ、IBQ等于零；(2)每管導(dǎo)通時間為半個周期；(3)存在交越失真。特點：UO交越失真第二十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五假設(shè)ui為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導(dǎo)通時均能飽和，此時輸出達(dá)到最大值。ULmax負(fù)載上得到的最大功率為(有效值)：iL-USCRLuiT1T2UL+USC若忽略晶體管的飽和壓降，則負(fù)載（RL)上的電壓和電流分別為：二參數(shù)計算乙類見下頁0V第二十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五00iC1iB=常數(shù)QICmVCemAB2ICm2VCemiC2VCESVCES*回顧VCC第二十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五每個電源，其中的電流為半個正弦波，其平均值為:兩個電源提供的總平均功率為：USC1=USC2=USCtic12電源提供的直流平均功率計算

(注意:電壓源電壓一定,流過其的電流由外電路決定!)高效率第三十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互補對稱功放的類型無輸出變壓器形式（OTL電路）無輸出電容形式（OCL電路）可見，上面講的乙類雙電源互補對稱功率放大電路，基本解決了功率放大器領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步的源動力問題---真實和高效第三十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五一、特點1.單電源供電；2.輸出加有大電容。二、靜態(tài)分析則因為T1、T2特性對稱，令：USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC9.3

無輸出變壓器的互補對稱功放電路OTL電路負(fù)載中沒有電流。第三十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五三、動態(tài)分析若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號正負(fù)半周對稱。但存在交越失真。ic1ic2交越失真（UC相當(dāng)于電源，放電）RLuiT1T2+USCCAUL+-時，T1導(dǎo)通、T2截止；時，T1截止、T2導(dǎo)通。設(shè)輸入端在0.5USC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號起-Usc的作用第三十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五四、輸出功率及效率若忽略交越失真的影響，且ui幅度足夠大（使管子足以導(dǎo)通）。則：LSCLSCLRUIUU22maxmax==，uLULmaxuitt靜態(tài)時,雖有Ui=USC/2,但是IB很小,故電源提供的功率仍可以忽略.這里為什么積分范圍僅為0—π？π---2π為電容提供能量第三十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五D1D2ui+USCRLT1T2T3CRARe1Re2調(diào)節(jié)R,使靜態(tài)時UA=0.5USCD1、D2使b1和b2之間的電位差大于2個二極管正向壓降，克服交越失真Re1

、Re2：電阻值1~2，射極負(fù)反饋電阻，也起限流保護(hù)作用b1b2實用OTL互補輸出功放電路

T3：電壓推動級第三十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五由圖還可以看出，此時每管的導(dǎo)通時間略大于半個周期，而小于一個周期，故這種實用電路稱為OTL甲乙類互補對稱功率放大電路。第三十六頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五去掉電容,增加對稱的負(fù)電源-USC，使靜態(tài)時的A點電位為0，負(fù)載中仍沒有電流(就是前面講原理時的電路)。9.3無輸出電容的互補對稱功放電路OCL電路RLuiT1T2+USCCAUL+-UC+USC-USCuiiLRLT1T2AOTL電路OCL電路第三十七頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五輸出功率Po當(dāng)Vom=Vcc時（忽略飽和壓降）：電源供給功率PV當(dāng)Vom=Vcc時（忽略飽和壓降）：(雙電源)參數(shù)小結(jié)第三十八頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五管耗PT利用求導(dǎo)的方法可找出管耗的最大值，即:轉(zhuǎn)換效率η當(dāng)Vom=VCC

時：第三十九頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五只需將雙電源計算公式中的VCC換成1/2VCC即為單電源的雙電源的公式單電源的公式可以推出單電源和雙電源功放電路參數(shù)計算公式的差異效率不變第四十頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五管耗PTPT=PE–PO

必須強(qiáng)調(diào)指出，實際上放大器僅放大了交流信號功率Pi（輸入）,得到Po（輸出），而這部分功率Po不是由三極管本身提供的，而是由電路中的直流電源提供的，放大器件僅在輸入信號的作用下將直流電源提供的直流功率的一部分轉(zhuǎn)換成為交流功率，因此，從這個意義上講,有人認(rèn)為：靜態(tài)時最省電。這句話對嗎？而且它是一個可控的能量轉(zhuǎn)換器，所轉(zhuǎn)換成的交流功率是受輸入交流信號控制的。低頻功率放大器乃是一種將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換為交流輸出的能量轉(zhuǎn)換器

第四十一頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五2例如，設(shè)β=50，則B極：提供1個空穴，則E極到達(dá)C極的電子就有50個；提供2個空穴，則E極到達(dá)C極的電子就有100個；

……而這走掉的50個或100個電子又由電源EC提供，形成源源不斷的Ic。故說，Po不是由放大器件本身提供的，而是由電路中的直流電源提供的。放大器件僅在輸入信號的作用下將直流電源提供的直流功率的一部分轉(zhuǎn)化成了交流功率Po。BECNNPRBECIEICICIB＋＋＋－＋－－－＋＋＋－－－－+-UiRC＋*第四十二頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五tuo交越失真uit+USC-USCuiiLRLT1T2AOCL電路OCL電路也存在交越失真第四十三頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五R1D1D2R2

靜態(tài)時:

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)；動態(tài)時：設(shè)ui加入正弦信號。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2

基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。+USC-USCULuiiLRLT1T2電路中增加R1、D1、D2、R2支路1.克服交越失真的措施：第四十四頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五uB1tUTtiBIBQICQiCuBEiBib特點：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導(dǎo)通時間大于半個周期，基本不失真。iCQuceUSC/REUSCIBQ波形關(guān)系：第四十五頁，共五十頁，編輯于2023年，星期五為更換好地和T1、T2兩發(fā)射結(jié)電位配合，克服交越失真，電路中的D1、D2兩二極管，可以用UBE電壓倍增電路替代。b1b2+-BER1R2UIBI合理選擇R1、R2大小，B1、B2間便可得到UBE任意倍數(shù)的電壓。圖中B1