低频功率放大器(电设竞赛)

1、低频功率放大器 要求输入级使用差分放大器，输出级使用乙类功放电路，同时到达如下指标：1负载8；2输入信号电压为5mV；3额定输出功率为POR10W；4非线性失真3% ；5电源效率55 %；6交流噪声功率10mW 电流源电路差分放大电路的组成原理典型差分放大电路差分放大电路的静态分析差分放大电路动态分析功率放大电路的主要特点1功率放大电路的任务和特点 1 大信号工作状态 功率放大管的动态工作范围很大， 功放管中的电压、 电流信号都是大信号状态， 一般以不超过晶体管的极限参数为限度。 2 非线性失真问题 如何减小非线性失真是功率放大电路的一个重要问题。 3 提高功率放大电路的效率、 降低功放管的管

2、耗2 主要技术指标 1 最大输出电压幅度Uomax和最大输出电流幅度Iomax： 2 输出功率Po和最大不失真输出功率Pom 3 管耗PV 4 效率 3 功放管的保护及散热问题 功率放大电路工作在大信号下， 管子的工作电流和电压均为大信号， 所以， 必须要考虑功率放大管的保护问题， 防止管子击穿或损坏。 图1-1 低频功率放大电路的三种工作状态a 甲类工作状态; b 甲乙类工作状态; c 乙类工作状态 2 互补对称功率放大电路 2.1 双电源互补对称电路OCL电路 采用正、 负两个直流电源供电的互补对称电路称为双电源电路。 一般， 这两个直流电源大小相同， 极性相反。 1乙类双电源互补对称功率

3、放大电路 图2-2 乙类双电源互补对称功率放大电路图解分析正半周 由图2-2可以很方便地计算出乙类双电源互补对称功率放大电路的输出功率、 效率等技术指标。 1 输出功率Po和最大不失真输出功率Pom 设输出电压幅度为Uom， 当输入正弦信号时， 有1-4 由于本电路是由射极输出器组成， 在放大区内， uoui， 因此只要输入信号幅度足够大、 使管子导通至B点时， 忽略功放管的饱和压降， 那么输出电压幅度近似为电源电压。 此时获得了最大输出电压幅度UomaxUimax=UcemaxUCC ， 最大输出电流幅度Iomax=Icmax1UCC/RL。 所以， 最大输出功率为1-5 2 直流电源提供的

4、功率PE由于+UCC和-UCC每个电源只有半周期供电， 因此在一周期内的平均电流为 两个电源提供的总功率为 1-6 可见， 电源提供的功率随输出信号的增大而增大， 这和甲类功放相比有本质的区别。 当获得最大不失真输出时， 电源提供的最大功率PEM为1-7 3 效率 根据式1-4和式1-6可得一般情况下的效率为1-8 当获得最大不失真输出幅度时， Uom=UomaxUCC， 那么可得到乙类双电源互补对称功率放大电路的最大效率为1-9 4 管耗PV与功率三极管的选择 在忽略其他元件的损耗时， 电源供给的功率与放大器输出功率之差， 就是两个管子的管耗。 1-10 故两管的总管耗为 PV=PV1+PV

5、2因为 ， 最大管耗可表示为1-12 当最大管耗发生时， 输出功率为 1-13 在实际应用中， 功率三极管的选择主要依据以下的原那么： 第一，每只功率三极管的最大允许管耗PCM必须大于0.2Pom。 如要求输出最大功率为10 W， 那么应选择两只最大集电极功耗PCM2 W的三极管即可， 当然还可以适当考虑余量。 第二，当V2导通时， V1截止， 所以当V2饱和时， UCE1得到最大值2UCC， 因此， 应选用耐压 UBRCEO2UCC的管子。 第三，所选管子的ICM应大于电路中可能出现的最大集电极电流UCC/RL。 5 交越失真 3甲乙类双电源互补对称功率放大电路 1 电路组成与工作原理 图2-4 甲乙类双电源互补对称功率放大电路 图2-5 甲乙类电路的静态工作点 图2-6 偏置可调的甲乙类双电源互补对称功率放大电路 实际功率放大电路举例 3.设计及调试本卷须知(1)除了功率管，其余三极管的静态工作点应在负载线的中点附近，以满足大的动态范围的要求。(2)多级放大电路的前后级倍数相互影响，可以在两级之间加射级跟随消除，即可使两级放大倍数相互独立，以提高整体放大倍数。(3)功率管的空载电流不能过大，否那么带负载时功率管电流会急剧上升，击穿功率管。因此带负载之前必须先调试空载电流，通常设为10mA,只要能够消除交越失真即可。4调试中功率管必须要加保险丝保护，还要加散热片。5布