功放—理论分析与电路设计

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1、功放一理论分析与电路设计理论分析与电路设计1.功率放大器该设计主要采用甲乙类推挽式放大器，其由前置放大部分和末级功放部分组成。为了对信号源的加载尽可能地小，而置放大器通常采用高的输入阻抗。1)前置放大器前置放大器通常为小信号放大器，输入信号处于mV级，因此，前置放大器的噪声系数必须特别小。故该部分我们采用低噪声运算放大器NE5532进行前置放大，又由于必须对信号源影响很小，故采用跟随器提高输入阻抗。由于放大系数应很大，故采用两级反向放大器进行放大，第一级放大倍数为：10K/200二50倍，第二级放大倍数为：15K/3K二5,总放大倍数为：50*5二250倍=47.96dB.如图

2、(2)所示。00hNE5532其中，10K多旋电位器取电压从而可以调节输出电压的幅度。由于运放存在零点漂移，为了使该电路更为通用，既可以作为电源输出任意波形也可以作为高质量的直流稳压电源，故输出端部不能采用电容进行耦合，但又必须消除影响，故采用以下措施。在末级运放的同相端进行调节电压参考点。如下图5所示:VCC+15V图5:末级运放的同相端进彳亍零点调节2):末级功率放大该级我们采用推挽式互补晶体管的共集电极电路。如图6+15VD1047CB817C-15V图6:推挽互补晶体管的共集电极电路推挽放大器在两个通道内处理输入信号。一个通道放大正信号部分，另_通道放大负信号部分。NP

3、N晶体管传输正半周，而在负半周期间截止。PNP晶体管传输负半周，而在正半周期间截止。因此，负载R上有两个相继的半波。没有信号吋，图6中的两个晶体管截止，其静态电流Ic=O,这属于乙类运用。显然，在集电极电流流过之前，信号电压首先必须超过基极■发射级二极管的阈值(约0.6V)。这时在过零点时会发生信号交越失真如图(7)所示：为使不产生交越失真，将两个晶体管给出偏压Ube。因此，没有信号调制时将流过较小的静态电流，因而在信号很小时晶体管便已经开始导通，从而避免了交越失真。这时，放大器在甲乙类运用，如图8所示为控制特性曲线：图⑻:控制特性曲线图(9)中的偏压Ube由二极管产生。二极管

4、供给流过R1和R2的电流,且具有约0.6V的压降，同时可把它们与大功率晶体管压在一起，对晶体管Tl、T2的温度系数进行补偿。图(9)：甲乙类互补晶休管构成的集电极电路当晶体管Z间的偏压精确相等时，则静态电流也相等，而负载没有信号时仍无电流流过。电路的非对称性将引起流过RL的补偿电流。由于电源采用止负对称性电源，故R1和R2也必须相等电阻的大小由晶体管基极电流和信号幅度Umax确定。R1=R2=(UB-Umax)/Ibmax・。给晶体管Tl、T2提供恒定电流的电源可以用晶体管代替，恒定直流电流的大小必须与最大基极电流相同。电流可以用稳压管稳定，使两晶体管的电流相等或相差很小很小，

5、否则T1和T2便形成不同的静态工作电流。如图(10)所示：¥—17T1▼DIGNDUcGND▼D2T2Il/Tl图(10)由于运放所输出的电流较小，基极电流可能会超过运放的输出能力，故使用T3、T4晶体管推动Tl、T2o由于两个基极■发射极二极管都需要偏压，故每个通道也需两个二极管。另外，为了避免器件的不对称性而导致的信号畸变。因此，电路应获得來自信号源的附加负反馈，这里我们采用运放的强负反馈作用，一方面可以使工作点更为稳定，另一方面也可以提高信号放大的线性度。总体硬件电路如图(11)所示，取功放的静态工作电流50-100mAo电源采用对称型正负电源+-20V,图屮稳压管取6V

6、,其工作电流定为1mA,则R2=R3=(6V—0.6V)/0.1mA=54K,取标称值56K。由于采用倍压电路可以有效地提高电源的效率并有更高的性能，应保证其输出电压高出运放电源电压5V左右。故Rl=(40V—12V)/lmA=28KoI5KtNES532my220u220u220VGM)图11:功率放大器总体硬件电路四、工艺措施：四个二极管最好用npn型三极管（如9013）的b-e极和pnp型三极管（如9012）的b-e极代替，并且两个对应npn型管分别与对应的功率管压在一起或绑在一起，这样的作用在于更有效地进行温度系数补偿。以防止温度曲线向零点漂移，造成恶性循环电流不断增大

7、温度不断升高，以致烧毁器件。