功放—理論分析與電路設(shè)計

1、功放一理論分析與電路設(shè)計理論分析與電路設(shè)計1.功率放大器該設(shè)計主要采用甲乙類推挽式放大器，其由前置放大部分和末級功放部分組 成。為了對信號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放大器，輸入信號處于mv級，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算放大器ne5532進行前置放大，又由于必須對信 號源影響很小，故采用跟隨器提高輸入阻抗。由于放大系數(shù)應(yīng)很大，故采用兩級反向放大器進行放大，第一級放大倍數(shù)為：10k/200二50倍，第二級放大倍數(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。由于運放 存在零點漂移，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行耦合，但又必須消除影響，故采用以下措施。在末級運放的同相端進行調(diào)節(jié)電壓參考點。如下圖5所示:vcc +15v圖5:末級運放的同相端進彳亍零點調(diào)節(jié)2):末級功率放大該級我們采用推挽式互補晶體管的共集電極電路。如圖6+ 15vd1047cb817c-15v圖6:推挽互補晶體管的共集電極電路推挽放大器在兩個通道內(nèi)處理輸入信號。一個通道放大正信號部分，另 _通道放大負信號部分。npn晶體管傳輸

3、正半周，而在負半周期間截止。 pnp晶體管傳輸負半周，而在正半周期間截止。因此，負載r上有兩個相繼的半波。沒有信號吋，圖6中的兩個晶體管截止，其靜態(tài)電流ic=o,這屬于 乙類運用。顯然，在集電極電流流過之前，信號電壓首先必須超過基極發(fā)射級二極 管的閾值(約0.6v)。這時在過零點時會發(fā)生信號交越失真如圖(7)所 示：為使不產(chǎn)生交越失真，將兩個晶體管給出偏壓ube。因此，沒有信號調(diào) 制時將流過較小的靜態(tài)電流，因而在信號很小時晶體管便已經(jīng)開始導通，從 而避免了交越失真。這時，放大器在甲乙類運用，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r1和r2

4、的電流, 且具有約0.6v的壓降，同時可把它們與大功率晶體管壓在一起，對晶體管 tl、t2的溫度系數(shù)進行補償。圖(9)：甲乙類互補晶休管構(gòu)成的集電極電路當晶體管z間的偏壓精確相等時，則靜態(tài)電流也相等，而負載沒有信號 時仍無電流流過。電路的非對稱性將引起流過rl的補償電流。由于電源采 用止負對稱性電源，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)由于運放所輸出的電流較小，基極電流可能會超過運放的輸出能力，故 使用t3、t4晶體管推動tl、t2o由于兩個基極發(fā)射極二極管都需要偏 壓，故每個通道也需兩個二極管。另外，為了避免器件的不對稱性而導致的信號畸變。因此，電路應(yīng)獲得 來自信號源的附加負反饋，這里我們采用運放的強負反饋作用，一方面可以 使工作點更為穩(wěn)定，另一方面也可以提高信號放大的線性度。總體硬件電路如圖(11)所示，取功放的靜態(tài)工作電流50-100mao電源采用對稱型正負電源+-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 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