乙类音频功率放大器的设计论文

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1、乙类音频功率放大器的设计摘要：音频功率放大器是一个技术已经相当成熟的领域，几十年来，人们为之付出了不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至于思想认识上都取得了长足的进步。人们从线路和元器件等方面进行无限改进，使音频功率放大器的功能可以进一步的加大。关键词：音频功率放大器，乙类功放电路一．引言在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，令对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。所以就放大电路的的工作效率而言，应该达到电气指标与实际听音指标的平衡与统一。从降低辐射，改善音质，降低系统成本和电源抑制回馈等方面优化音频功率放大器，达到更好的信号放大

2、和传输功能以及质量.本次设计通过由典型的乙类功放电路来实现对微弱信号的放大，完成音频功率放大器的各项性能和指针。二．功放的基本知识2.1功放的分类传统的功率放大器主要有A类(甲类)、B类(乙类)和AB(甲乙类)，除此之外，还有工作在开关状态下的D类（丁类）功放。2.2功放的工作原理及特点概述A．A类功率放大器在整个输入信号周期内都有电流连续流过功率放大器件,其晶体管总是工作在放大区，并且在输入信号的整个周期内晶体管始终工作在线性放大区域，它的优点是输出信号的失真比较小,缺点是输出信号的动态范围小、效率低，理想情况下其效率为50%,考虑到晶体管的饱和压降及穿透电流造成的损耗

3、,A类功率放大器的最高效率仅为45%左右。B．B类功率放大器在整个输入信号周期内功率器件的导通时间为50%,因为其晶体管只在输入信号的正半周工作在放大区，在输入信号的负半周是截止的。它的优点是效率理想情况下可达78.5%,比A类的提高了很多，其缺点是非线性失真却比甲类功放大，而且会产生交越失真,增加噪声。B类功率放大器（乙类功率放大器）胜作点在特性线极端处的一种放大器，如图1所示。当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。所以，若将上图的左图VBB拿掉，则根据定义，这种零偏压的电路就是一种B类放大器。然而，由于它的静态点在（VCC，0）处，因此，对于一个正弦波输入信号，它的

4、输出端波形只剩半个周期是可以预期的。图1解决上述问题的方法，是将另一半周期的信号以一PNP型BJT与原射级跟随器相接，形成所谓的“互补式射级跟随器”(ComplementaryEmitterFollower)，又称为“B类推挽式放大器”（ClassBPush-PullAmplifier），如图1所示。其动作原理，在Vi的正半周其间，Q1导通且Q2截止，所以，形成图2的输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半周时，Q1截止而Q2导通，结果形成输出端负半周正弦波，如图2虚线部分所示。图2B类功率放大器特性图C．AB类(甲乙类)功率放大器是以上两种放大器的结合,使每个功率器件的导

5、通时间在50%～100%。脆放大器目前最为流行,它兼顾了效率和失真两方面的性能指标,在设计该功率放大器时要设置功率晶体管的静态偏置电路,使其工作在甲乙类状态。这类功放失真小于乙类功放，但其效率比乙类功放要低一些。D．D类功率放大器又叫开关型功率放大器，现在又有人称之为数字功率放大器。它利用晶体管的高速开关特性和低的饱和压降的特点，效率很高，理论上可以达到100%，实际上可以达到90%。此电路不需要严格的对称，也不需要复杂的直流偏置和负反馈，使稳定性大大提高。用同样的功耗的管子可得到比AB类放大器高4倍功率的输出。三．电路系统方案设计的选择根据设计所给要求，列出如下所示B类

6、功放电路设计的系统方案，进行比较：1．输入变压器式SEPP电路如图3.1，利用输入变压器进行相位反转作用。线路简单而中心电压又稳定，如果使用两电源方式，可简单剪掉输出电容器。而且输出短路时，不容易流出大电流，对过载引起的破坏，有很大的防止作用。不过因为输入变压器的影响，不能有较深的负反馈，所以不能获得较低的失真，在高频特性及失真会显著恶化是主要缺点。                                  图3.1 输入变压器式功放电路 2.CE分割方式如图3.2所示，利用三极管Q1集电极与发射极之相位相反进行反向的方式，与真空管的PK分割相同。因为可以由NPN

7、型三极管构成，所以很容易找到特性整齐的三极管。但是，因为有电路比较复杂，需用的交连电容多，低频特性不好，所以一直不能成为主流的电路。图3.2CE分割方式 3．互补方式放大器如图3.3所示，（a）基本互补对称电路（b）由NPN管组成的射极输出器（c）由PNP管组成的射极输出器下面来研究一下图3.3a所示的互补对称电路。T1和T2分别为NPN型管和PNP型管，两管的基极和发射极相互连接在一起，信号从基极输入，从射极输出，RL为负载。由于该电路无基极偏置，所以vBE1=vBE2=vi。当vi=0时，T1、T2均处于截止状态，所以该电