功放原理讲解.ppt

1、数字音频系统培训、1。功率放大器的发展。几十年来，在音频领域，甲类(甲类)、乙类(乙类)和乙类(甲类和乙类)音频功率放大器一直占据着“主导”地位。它们的发展经历了几个过程：所用的器件从电子管和晶体管到集成电路；从单管到推挽过程的电路组成；电路形成一个从变换输出到OTL、OCL和BTL的过程。功率放大器简介功率放大器的主要任务是向负载提供足够的无失真功率，同时具有高效率。为了输出更大的功率，功放管的工作电流和电压经常变化很大。为了提高效率，可以将放大电路做成推挽电路，并将放大管的工作状态设置为甲乙类，以减少交越失真。功率放大器的分类功率放大器通常根据功率放大器管的不同工作点进行分类，功率放大器管

2、分为甲类(甲类)、乙类(乙类)和乙类(甲类和乙类)功率放大器。当静态工作点Q设置在负载线的线性部分的中点，并且电流ic在整个信号周期内通过时，称为A级放大状态，其波形如图1(a)所示。4。如果静态工作点Q设置在截止点，集成电路仅在半个信号周期内通过，其输出波形被截止一半，这称为B类(B类)放大状态，如图1(b)所示。如果静态工作点设置在线性区域下部的截止点附近，集成电路的循环时间超过信号周期的一半，并且输出波形被截止一半，这被称为AB类(A类和B类)放大状态，如图1(c)所示。图1 (a)中功率放大器的分类a (a)级。B类(B)；(c)丙级AB (A，B)，6，功率放大器1的特性。输出功率足

3、够大。为了获得足够大的输出功率，放大管的电压和电流应该变化很大。2.高效率功率放大器的效率是指负载上获得的信号功率与电源提供的DC功率之比。3.非线性失真功率放大器工作在大信号状态，其电压和电流摆幅很大，很容易超出管特性曲线的线性范围，进入非线性区域，导致输出波形的非线性失真。因此，功率放大器的非线性失真问题比小信号电压放大器更为严重。功率放大器电路的一般问题功率放大器电路通常处于多级放大器电路的输出级，其主要功能是尽可能放大功率而不失真或轻微失真，从而驱动扬声器等负载发出声音。1.功率放大器电路的基本要求。功率放大电路是为了输出更大功率的放大电路。为了获得大的输出功率，一般是：(1)输出信号

4、电压大(电压公式)；(2)大输出信号电流(电流型)；(3)放大电路的输出电阻与负载匹配。功率放大器的特殊问题：1)要求输出功率尽可能大，因此放大装置工作在极限工作状态。2)要求高效率：必须降低功耗，提高功率转换效率。3)非线性失真应较小。降低非线性失真和提高输出功率是功率放大器的一对矛盾。4)解决功放器件的散热问题。晶体管功耗：晶体管压降，晶体管电流，10，提高功率放大器电路效率的主要途径，为了提高效率和降低损耗，我们应该考虑两个方面：第一，增加放大器电路的动态工作范围，增加输出功率；第二种是减少电源供应的功率，即在某一时间减少静态电流，即沿交流负载线向下移动静态工作点。因此，可以看出，提高功

5、率放大器输出功率的方法是降低功放管的集电极损耗！晶体管压降、晶体管电流、11、工作状态分类可根据晶体管静态工作点的不同位置分为以下几类。(1)a类放大器电路、集电极电流波形、静态工作点位置、特性、a .大静态功耗、b .低能量转换效率、c .高保真、12、(2)b类放大器电路、静态工作点位置、集电极电流波形、特性、a .静态功耗、b .高能量转换效率、c .大输出失真集电极电流波形、特性、a .较低静态功耗、b .较高能量转换效率、c .比a类更高输出失真、14、 静态工作点与a类功率放大器电路输出波形的关系，15，静态工作点与b类功率放大器电路输出波形的关系，16，静态工作点与ab类功率放大

6、器电路输出波形的关系，17， OTL互补推挽式b类功率放大器：OTL和OCL互补对称功率放大器的比较：OCL和OTL互补推挽功率放大器：其他b类推挽功率放大器；18、1。电路组合，单管组合发射器。在静态下，V1和V2关断，IE1=IE20，IRL=0，UE=0，输出电压U0=0。0V，2。工作原理：UCE1=EC，UCE 2=-EC；这两个三极管在信号的正半周和负半周轮流导通，这样负载就可以得到完整的波形。忽略BJT、19，3的开启压降。电压传输特性和失真，死区，跟随区，跟随区，饱和区，-EC，EC，(1)死区：因为BJT有死区，当|ui|0.5V时，两个管都关闭，iO=0，(2)后续区：|u

7、i|当在0.7V EC范围内时，两个管依次打开。(3)饱和区：当|ui|EC时，两个管依次进入饱和区，输出电压会产生削波失真。在两个管的基极之间增加一个偏置电路，为处于静态的两个管提供一个小的静态偏置电流，使它们可以在甲类和乙类工作状态下工作，从而减少交叉失真。二极管偏置电路，UBE放大偏置电路，20，(1)输出功率po，EC，最大不失真输出电压：最大不失真输出功率，21，(2)效率，22，(3)单管最大值BJT的选择：主要取决于极限参数：PCM，BUCEO，ICM，a:集电极最大允许功率损耗：b:反向击穿电压：c:集电极最大允许电流，24。这些计算公式也适用于OCL甲乙类互补对称放大器。b类

8、、a类和b类、25、2、OTL互补推挽放大器，静态时，k点电位为EC/2，电容充电至EC/2。如果电容足够大，当有信号输入时，可以认为其上的电压保持不变，这相当于电压为EC/2的恒压源。K，ui负半周期，V2接通，V3关断，V2集电极电路的DC电源电压为EC/2。在ui的正半周期，V3打开，V2关闭。V3导通时，取决于电容上的电压，V3集电极回路的DC电源电压为-EC/2。OTL电路的功率、管耗和效率可由OCL电路公式计算，但应注意电源电压应由“EC/2”代替。26、27、3。OTL和OCL互补对称功率放大器的比较。其他乙推挽功率放大器，1。变压器耦合推挽功率放大器，铷为T1和T2提供静态偏置

9、，使电路工作在甲类和乙类状态，并减少交叉失真。特点：方便实现阻抗匹配。体积庞大，消耗有色金属。在低频段和高频段，会发生相移，电路容易产生自激振荡。电路分析：转换到初级绕组上(下)半部分的负载的等效电阻为：电路的功率、管耗和效率可以通过从B类功率放大器的分析中获得的公式来计算，但是负载RL应该由转换的负载RL代替。上图是一个典型的推挽功率放大器电路。两个晶体管T1和T2具有相同的模型和相同的参数。在输入变压器的次级侧提供中心抽头，以确保输入信号对称输入，使得T1和T2的基本信号在幅度上相等而在相位上相反。输出变压器的初级侧还设置有中心抽头，以分别将T1和T2的集电极电流耦合到输出变压器的次级侧当

10、输入正弦信号ui时，具有相等幅度和相反极性的信号通过输入变压器的耦合在输入变压器的次级侧被感应，并且分别被添加到T1和T2的输入回路。30、31。在ui的正半周期中，让点A处的电位高于点B处的电位，即，uAO0和uBO0，因此V2工作，V1停止。以这种方式，在信号周期中，两个管交替地导通和工作，并且两个管的集电极电流iC1和iC2交替地以相反的方向流过输出变压器的初级侧的上半绕组和下半绕组，并且经由次级侧依次输出到负载。因为电路是对称的，所以iC1和iC2大小相等，流向相反，并且它们在次级电路中交替产生正和负半周期正弦信号，从而可以在负载上获得完整的正弦信号。主电压和电流波形如图2所示。32、

11、电压和电流波形在图2、33中，这里需要解释的是，推挽功率放大器的工作状态被设置为AB类而不是b类的原因是为了减少“交叉失真”。如果设置为B类状态，则没有基极偏置电流，因为两个晶体管的静态工作点在晶体管输入特性曲线的截止点。此时，由于管道输入特性曲线存在死区，死区附近的非线性严重，当有信号输入且两根管道交替工作时，在交替点前后会出现零电流或严重非线性的波形；因此，如图3(a)所示的交叉失真发生在负载上。34，通过将工作状态设置为AB类，可以大大降低交越失真。此时，因为两个管的工作点略高于截止点，所以两个管都具有小的静态工作电流Icq。这样，可以克服管的死区电压，并且两个管交替工作的负载中的电流可

12、以根据正弦规律变化，从而克服交叉失真。波形如图3(b)所示。35，图4交越失真波形的产生和消除，(a)交越失真的产生，(B)交越失真的消除，(36)，B类互补对称电路中的问题，实际测试波形，(37)，TDA 2006集成功率放大器的典型应用，电压放大倍数：1。双电源应用电路，38，2。现代高保真音频系统通常使用数字音频设备，如近年来开发的光盘、DVD、计算机多媒体设备、MP3等，它们也是数字音频信号源。数字音频信号采用脉冲编码调制技术，信号分辨率通常为12位或16位，采样频率为44.1千赫兹(CD)。由于数字信号在存储、传输和数据输出方面的优势，人们开始追求数字功率放大器，而不是传统的模拟功率

13、放大器。随着技术的发展，数字功率放大器将不可避免地取代模拟功率放大器。业内人士预测，在5年内，全数字音频功率放大器将占音频功率放大器市场的90%以上。40、D类功率放大器，特点：1、效率高，产生的热量少；2.节能、数字化、体积小、重量轻；3.较强的过载能力和功率储备能力；4.功率放大器和扬声器匹配良好；5.方便生产和调试。D类功率放大器基本结构原理图、信号输入、脉宽调制波形、全数字功率放大器原理图、全数字音频功率放大器电路框图、数字功率放大器与模拟功率放大器的区别，1。过载能力和功率储备数字功放电路当模拟功放正常工作时，功放管工作在线性区域；过载后，功放管工作在饱和区，出现谐波失真。失真程度呈

14、指数级增长，音质迅速恶化。虽然数字功率放大器在功率放大过程中总是处于饱和区和截止区，但只要功率放大器管没有损坏，失真就不会迅速增加，如下图所示。46，数字功率放大器和模拟功率放大器之间的差异，全数字功率放大器和普通功率放大器之间过载失真的比较，47，数字功率放大器和模拟功率放大器之间的差异，2。、48，数字功率放大器和模拟功率放大器的区别3。功率放大器与扬声器的匹配由于模拟功率放大器中放大器管的内阻较大，在匹配不同电阻值的扬声器时，模拟功率放大器电路的工作状态会受到负载(扬声器)大小的影响。然而，数字功率放大器的内部电阻不超过0.2(开关管的内部电阻加上滤波器的内部电阻)，并且相对于负载(扬声器)的电阻值(48)完全可以忽略，因此扬声器不存在匹配问题。数字功率放大器和模拟功率放大器的区别4。瞬态互调失真模拟功率放大器几乎都采用负反馈电路来保证其电声指标。在负反馈电路中，为了抑制寄生振荡，采用相位补偿电路，这会产生瞬态互调失真。数字功率放大器在功率转换中不使用任何模拟放大器反馈电路，从而避免了瞬态互调失真。50，数字功率放大器和模拟功率放大器之间的差异5。视听定位对于模拟功率放大器，输出信号和输入信号之间存在相位差，当输出功率不同时，相位失真也不同。数字功率