高效音頻功率放大電路設(shè)計-全文預(yù)覽
【正文】 在比音頻高 10余倍的脈沖狀態(tài)，電源整流紋波對電路工作影響很小。 D類放大器工作于開關(guān)狀態(tài)，無信號時無電流。無信號時靜態(tài)電流愈大則直流損耗大，效率越低。 D 類功放通常為推挽電路形式， D 類功率放大器的 歸一化功率傳遞能力 ？為，這比 B類和 A 類都好。 D類功率放大的最大優(yōu)勢在于其電源功率轉(zhuǎn)換 的效率很高，理論上可以達到 100%。 C 類功率放大器的典型工作狀態(tài)： 圖 C類功率放大器輸入信號波形圖 圖 C 類功率放大器輸出信號波形圖 C 類放大器可提供高效率，其功率轉(zhuǎn)換效率大于 %。雖然它此時的線性不及 A 類，但它可較好地驅(qū)動低阻抗負載，是 A 類的補充。 AB 類放大的偏置電路與 B 類的基本相同，但偏置電流要比 B 類的稍大，以便使功放進入 AB類工作狀態(tài)。 圖 改進后的 AB 類互補對稱功放電路 AB 類功率放大器 為了克服 A 類功放功率過低的缺陷，我們可以調(diào)低末級功放的工作電流，使功放在有音頻信號流過時有較大音頻電流輸出，沒有音頻信號時則工作在電流很小（一般僅為幾十毫安）的導(dǎo)通狀態(tài)，這就 是現(xiàn)在大多數(shù)中低檔普及型功放所采用的 AB 類電路。因此，當輸入電壓為正弦波時，在輸入過零附近輸出電壓降產(chǎn)生失真，波形如上圖所示，這種失真稱為交越失真。 該電路在靜態(tài)時無工作電流，而在有信號時， Q1和 Q2 輪流導(dǎo)通，兩個管子互補對方的不足，工作性能對稱，所以這種電路通常稱為互補對稱電路。這時Vo 約等于零，呈現(xiàn)射極跟隨器的特點，故隨著 Vi 的增加 Vo 線性增加。為了減少 B類功率放大器的失真，一般 B類放大器都用雙管做成推挽式互補對稱結(jié)構(gòu)。 B 類功率放大器的典型工作狀態(tài)如圖所示。由于較小的非線性失真，使得 A 類功率放大器一般都用在較高檔次的音響系統(tǒng)中。尤其是當功率放大的輸出管的發(fā)熱量很大，其中有用的音頻信號僅為 20%左右，其余 80%的無用功率都將通過巨型散熱器以熱能形式散發(fā)出去。 A類、 AB 類、 B類和 C 類是線性功率放大器又稱經(jīng)典功率放大器，它們的差別在于偏置情況不同。 高效音頻功率放大電路設(shè)計 摘要 當今家庭影院、音響系統(tǒng)、立體聲唱機、 MP MP4 等已經(jīng)深入了人們的生活，各類功率放大器在電子產(chǎn)品中更是得到了巨大發(fā)展，人們在追求高保真度音頻功放的同時，也希望功放兼有大的輸出功率和高效率。從電路的工作點來分 :A類、 B 類 C 類和 D類。 在理想情況下， A類功率放大電路的效率較低， 最高也只能達到 50%？計算一下 。僅從失真的角度來看，它是一種優(yōu)質(zhì)的線性放大電路，其聲音表現(xiàn)是相當不錯的。即晶體管的導(dǎo)通時間正好等于輸入信號的半個周期， B 類放大也被稱為乙類放大。寫出計算過程 但這種狀態(tài)失真度就很大了。隨著 Vi的正向增大， Q1 基極和發(fā)射極間電壓 Vbe 也增大，直到大于 Vbe(on)時 Q1 中才會有電流流過。如果 Vi 負向變化也會有類似的結(jié)果， Ql 由于反向偏置而截止，Q2 呈現(xiàn)射極跟隨器的特點。也就是說，只有當電壓高于開啟電壓時，輸出電壓才跟隨輸入電壓變化。 為減小和克服交越失真，在兩基極間加上補償二極管及相應(yīng)電路，以供給 Q1和 Q2 兩管一定的正向偏壓，構(gòu)成 AB 類互補對稱功放電路（下圖）。 AB 類放大，可以認為是 A 類放大和 B 類放大的結(jié)合，其靜態(tài)工作點介于兩者之間，具體取值取決于偏置電流的大小和輸出電平。當驅(qū)動電平低于輸出功率管的閾值時，管子均處于微導(dǎo)通狀態(tài)，有一定的靜態(tài)電流流過；當驅(qū)動電平高于輸出功率管的閾值時，其工作狀態(tài)與 B 類是一樣的。 C 類放大器 C 類功率放大只有正半周的輸入信號足夠大時，晶體管才會導(dǎo)通，即晶體管的導(dǎo)通時間小于半個周期，這就是 C 類放大的特點。 D 類功率放大器 D 類放大是以離散時間放大器設(shè)計思想為基礎(chǔ)，并且在很早以前就有人提出，但直到最近，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進一步發(fā)展以及便攜式設(shè)備和消費類電子的興起， D 類音頻功率放大器才重新受到重視。另外，在一些特殊的應(yīng)用場合，例如需要設(shè)計輸出功率為 10W 的音頻功率放大器， A 類 B 類放大器過低的電源效率，將會使電源產(chǎn)生的功率 50%以上都消耗在電路里并以發(fā)熱的形式散發(fā)出去，因此，對于高輸出功率放大器而言，使 用 A類和 AB 類放大器將會產(chǎn)生極高的器件溫度，必須使用特殊的封裝同時配備降溫設(shè)備，這將占用系統(tǒng)大部分體積。 從以 上各類放大器的討論可知，影響放大器效率的基本因素是無信號時的直流功率損耗。如果輸入波形邊沿很陡直，降低工作點后，對導(dǎo)通角影響很小，那么失真變化不大而效率又可以提高，波形陡直的極端狀態(tài)類似為矩形波，這種波形，無論偏置如何變化，由于前后沿是垂直升降的，導(dǎo)通狀態(tài)都不會變化，這樣就誕生了工作于脈沖放大狀態(tài)的 D 類放大器。 正是由于 D 類放大器的效率高， 100 瓦輸出的設(shè)備，直流功耗就十幾瓦，故散熱器就幾個平方厘米，電路板可作的很小，大大減少了體積重量。功率放大器的電源電壓為 +5V（電路其他部分的電源電壓不限），負載為 8Ω電阻。 d．低頻噪聲電壓 (20kHz 以下 )≤ 10mV，（電壓放大倍數(shù)為 輸入端對地交流短路時測量） e．在輸出功率 500mW 時測量的功率放大器效率 (輸出功率 /放大器總 功耗 )
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