功放—理論分析與電路設(shè)計(jì)

1、功放一理論分析與電路設(shè)計(jì)理論分析與電路設(shè)計(jì)1.功率放大器該設(shè)計(jì)主要采用甲乙類推挽式放大器，其由前置放大部分和末級(jí)功放部分組 成。為了對(duì)信號(hào)源的加載盡可能地小，而置放大器通常采用高的輸入阻抗。1)前置放大器前置放大器通常為小信號(hào)放大器，輸入信號(hào)處于mv級(jí)，因此，前置放大器的 噪聲系數(shù)必須特別小。故該部分我們采用低噪聲運(yùn)算放大器ne5532進(jìn)行前置放大，又由于必須對(duì)信 號(hào)源影響很小，故采用跟隨器提高輸入阻抗。由于放大系數(shù)應(yīng)很大，故采用兩級(jí)反向放大器進(jìn)行放大，第一級(jí)放大倍數(shù)為：10k/200二50倍，第二級(jí)放大倍數(shù)為：15k/3k二5,總放大倍數(shù)為：50*5二250倍=47. 96db.如圖(2)所

2、示。00h ne5532其中，10k多旋電位器取電壓從而可以調(diào)節(jié)輸出電壓的幅度。由于運(yùn)放 存在零點(diǎn)漂移，為了使該電路更為通用，既可以作為電源輸出任意波形也可 以作為高質(zhì)量的直流穩(wěn)壓電源，故輸出端部不能采用電容進(jìn)行耦合，但又必須消除影響，故采用以下措施。在末級(jí)運(yùn)放的同相端進(jìn)行調(diào)節(jié)電壓參考點(diǎn)。如下圖5所示:vcc +15v圖5:末級(jí)運(yùn)放的同相端進(jìn)彳亍零點(diǎn)調(diào)節(jié)2):末級(jí)功率放大該級(jí)我們采用推挽式互補(bǔ)晶體管的共集電極電路。如圖6+ 15vd1047cb817c-15v圖6:推挽互補(bǔ)晶體管的共集電極電路推挽放大器在兩個(gè)通道內(nèi)處理輸入信號(hào)。一個(gè)通道放大正信號(hào)部分，另 _通道放大負(fù)信號(hào)部分。npn晶體管傳輸

3、正半周，而在負(fù)半周期間截止。 pnp晶體管傳輸負(fù)半周，而在正半周期間截止。因此，負(fù)載r上有兩個(gè)相繼的半波。沒(méi)有信號(hào)吋，圖6中的兩個(gè)晶體管截止，其靜態(tài)電流ic=o,這屬于 乙類運(yùn)用。顯然，在集電極電流流過(guò)之前，信號(hào)電壓首先必須超過(guò)基極發(fā)射級(jí)二極 管的閾值(約0.6v)。這時(shí)在過(guò)零點(diǎn)時(shí)會(huì)發(fā)生信號(hào)交越失真如圖(7)所 示：為使不產(chǎn)生交越失真，將兩個(gè)晶體管給出偏壓ube。因此，沒(méi)有信號(hào)調(diào) 制時(shí)將流過(guò)較小的靜態(tài)電流，因而在信號(hào)很小時(shí)晶體管便已經(jīng)開(kāi)始導(dǎo)通，從 而避免了交越失真。這時(shí)，放大器在甲乙類運(yùn)用，如圖8所示為控制特性曲 線：圖:控制特性曲線圖(9)中的偏壓ube由二極管產(chǎn)生。二極管供給流過(guò)r1和r2

4、的電流, 且具有約0.6v的壓降，同時(shí)可把它們與大功率晶體管壓在一起，對(duì)晶體管 tl、t2的溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。圖(9)：甲乙類互補(bǔ)晶休管構(gòu)成的集電極電路當(dāng)晶體管z間的偏壓精確相等時(shí)，則靜態(tài)電流也相等，而負(fù)載沒(méi)有信號(hào) 時(shí)仍無(wú)電流流過(guò)。電路的非對(duì)稱性將引起流過(guò)rl的補(bǔ)償電流。由于電源采 用止負(fù)對(duì)稱性電源，故r1和r2也必須相等電阻的大小由晶體管基極電流和 信號(hào)幅度 umax 確定。r 1=r2=(ub-umax)/ibmax 。給晶體管tl、t2提供恒定電流的電源可以用晶體管代替，恒定直流電 流的大小必須與最大基極電流相同。電流可以用穩(wěn)壓管穩(wěn)定，使兩晶體管的 電流相等或相差很小很小，否則t1和t2

5、便形成不同的靜態(tài)工作電流。如圖 (10)所示：¥17t1 dignducgnd d2t2il/tl圖(10)由于運(yùn)放所輸出的電流較小，基極電流可能會(huì)超過(guò)運(yùn)放的輸出能力，故 使用t3、t4晶體管推動(dòng)tl、t2o由于兩個(gè)基極發(fā)射極二極管都需要偏 壓，故每個(gè)通道也需兩個(gè)二極管。另外，為了避免器件的不對(duì)稱性而導(dǎo)致的信號(hào)畸變。因此，電路應(yīng)獲得 來(lái)自信號(hào)源的附加負(fù)反饋，這里我們采用運(yùn)放的強(qiáng)負(fù)反饋?zhàn)饔茫环矫婵梢?使工作點(diǎn)更為穩(wěn)定，另一方面也可以提高信號(hào)放大的線性度。總體硬件電路如圖(11)所示，取功放的靜態(tài)工作電流50-100mao電源采用對(duì)稱型正負(fù)電源+-20v,圖屮穩(wěn)壓管取6v,其工作電流定為1ma,則 r2= r3= (6v0.6v) /0.1ma=54k,取標(biāo)稱值 56k。由于采用倍壓 電路可以有效地提高電源的效率并有更高的性能，應(yīng)保證其輸出電壓高出運(yùn) 放電源電壓5v左右。故rl= (40v12v) /lma=28koi5kt nes532my220u220u220vgm)圖11:功率放大器總體硬件電路四、工藝措施：四個(gè)二極管最好用npn型三極管（如9013）的b-e極和pnp型三極管（如 9012）的b-e極代替，并