功率放大电路)

1、3.1 功率放大电路很多系统需要对输出信号进行放大，以便提高带负载能力、驱动后级电路，因此要对其进行功率放大。功率放大电路种类繁多，按原理分可分为甲类、乙类推挽、丙类谐振功率放大器等，可由三极管或集成运放芯片实现，应根据不同的功率放大指标，选择不同的方案。甲类功率放大器中，在输入信号的一个完整的周期内三极管都是导通的，因而可保证无失真的电压输出，故甲类功率放大器有利于小信号的功率放大。缺点是晶体管的静态工作点较高，静态损耗相对较大，效率比较低。丙类谐振放大器采用谐振网络选频进行功率放大，适合于对载波信号或高频已调波信号进行选频放大。缺点是谐振回路只能实现窄带选频。当信号频带较宽时，可采用乙类推

2、挽放大器。乙类推挽功率放大电路由功率对管搭建而成。在输入信号的一个周期内，两管半周期轮流导通，减小了单个管子的静态损耗，具有较高的输出功率与效率。同时由于电路的对称性，可以在输出负载端得到完整的双极性波形。电路如图3-24所示。图3-24 乙类推挽功率放大电路此电路的前级由AD811组成同相放大器，放大倍数为。后级的功率对管构成乙类功率推挽输出形式，提供负载的驱动电流。通过D1、D2的电压钳位及微调电位器Ra2，可实现两功率管的微导通及上下电路的完全对称。为保护晶体管及稳定B点输出电流，输出级串接6.8的小电阻，同时保证输出信号波形对称。经实验测试，整个电路的输出阻抗小于15，通频带大于10M

3、Hz，且带内平坦，通带波纹小于0.1dB；空载时可对010MHz范围内峰峰值为20V的正弦信号无失真输出；输出端接50负载时，无失真的最大输出电压峰峰值达到10V，并且在峰峰值为10V的输出状态下，频率大于2MHz仍无失真现象，效果良好。需要注意的是，同相放大电路中的AD811放大倍数不能太大，否则芯片会存在一定程度的发热。AD811是美国模拟器件公司推出的一种宽带电流反馈视频运算放大器。增益G=+1时，-3dB带宽140MHz；增益G=+2时，-3dB带宽120MHz；增益G=10时，-3dB带宽可达100MHz。电压转换速率(即压摆率)为2500V/us。输入阻抗为1.5兆欧，输出阻抗为1

4、1欧姆。采用15V电源、负载为200欧姆时，输出的电压峰峰值可以达到25V，有较强的后级驱动能力，因此常用于功率放大电路中。采用AD811实现的另一种简单功率放大电路如图3-25所示，通过采用两片AD811组成桥式功率放大，驱动后级负载。图3-25 桥式功率放大电路 在电子设计实验中，较少涉及电力系统，因此对信号的功率放大要求不是很高，因此本文仅对系统中较常使用的简单功率放大电路进行介绍。实际应用中的功率放大电路远不会如此简单，除了复杂的电路构成外，还涉及到环境因素对功率放大电路的影响等诸多因素，这些在此无法尽诉，需要设计者从实际实验中慢慢探索。常用功率放大电路的设计在声源电路中需要用到扬声器

5、，若直接接入信号则因驱动不足使信号失真，因此通过使用功率放大环节，以提高电路的驱动能力，使扬声器能够较好的工作。功放电路采用LM386实现，LM386音响功放是由NSC制造，其电源电压范围宽，最高可达15V，消耗静态电流4mA，当电源电压为12V时，在8的负载情况下，可提供几百mW的功率，可满足8扬声器0.5W功率的要求。该电路的设计如下图7所示： 图7 LM386功率放大电路1) 功放电路由于从DAC0800输出的信号的带负载能力弱，不足以驱动扬声器，因而再加一级功放电路，如图33所示。 图33 扬声器驱动电路功率放大电路设计电路如图2.14所示。功放管为2SC1970，采用感性负载，输出幅

6、度较大。丙类功放的基极电压-VEE是利用发射极电流的直流分量IE0在射极电阻RE2上产生的压降来提供的。当放大器的输入信号t为正弦波时，集电极的输出电流ic为余弦脉冲波。利用谐振回路L2C2的选频作用获得输出基波电压c1、电流ic1。集电极基波电压式中，Ic1m为集电极基波电流的振幅；RC为集电极负载阻抗。集电极输出功率 直流电源VCC供给的直流功率 2SC1970集电极的效率 考虑到效率和功率，选择导通角为经验值70°。 射随电路当功放工作在临界状态时对应的等效负载电阻 图2.15 功率放大器 音频功率放大器从CXA1238S输出的功率很小，不足以驱动扬声器，因此需要把前置放大器输

7、出的信号放大，以得到足够的不失真输出功率。常用的音频放大器是LM386,该芯片使用简单，所用的外围元件少，且可以在5V电压工作，静态功耗约为20mW，因而可以满足电池供电的设计要求。LM386电压增益由1脚和8脚之间的外接电阻和电容决定，电压增益范可自行设计。其电路原理图如图2.18所示。立体声解调放大后的信号由IN脚输入到低频放大器。并由OUT端驱动扬声器发声。图2.18 音频功率放大电路图R9，R14，C34和C14构成低通滤波器，滤除解调信号中的高频成分，R22用于调节音量。C16，C18和R24构成低通滤波器，对放大的语音信号滤波。C38为隔直电容。R16为可变电容器，控制放大倍数。本

8、设计的放大倍数大约为46dB.语音功率放大器 经带通滤波器的音频信号需要用到喇叭外放，故本系统增加了外放功能。前端放大器采用通用型的音频功率放大器LM386来完成。电路如下，该电路的增益为50200倍连续可调，增益由R1，R2控制, 输出端接R3，C4串联电路，以校正喇叭的频率特性，防止高频自激。脚7接110Uf去耦电容，以消除低频自激。为了便于该功放在高增益的情况下工作，将不使用的输入端脚2对地短路。功率放大器 经带通滤波器的音频信号需要用到喇叭外放，故本系统增加了外放功能。前端放大器采用通用型的音频功率放大器LM386来完成。电路如下，该电路的增益为50200倍连续可调，增益由R1，R2控制, 输出端接R3，C4串联电路，以校正喇叭的频率特性，防止高频自激。脚7接110