【正文】 重慶：重慶大學(xué)出版社。 致謝 最后感謝在寫(xiě)作過(guò)程中老師們給于我的指導(dǎo)和幫助，由于他們的正確指導(dǎo)，使我在寫(xiě)作方向和內(nèi)容有了很好的改善，同時(shí)也非常感謝同學(xué)們?cè)谖覍?xiě)作過(guò)程中給我提出了一些好的建意。設(shè)計(jì)電路，還要考慮它的前因后果，什么功能需要什么電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，另外，還要考慮它的可行性、實(shí)用性等等。由于變壓器有損耗，電路效率較低。 根據(jù)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，由關(guān)系式 PE=PT+PO 和 PO=ηP E 只要掌握了式 ()和式 ()就可以算出 PT 和 PE。 在不考慮功放管的飽和壓降時(shí)，最大輸出幅度為 VCC，功放電路最大效率不可能超過(guò) p/4=%，它是乙類(lèi)功率放大電路的效率極限值。為了提高功放電路的效率，功放管應(yīng)盡量工作在接近乙類(lèi)狀態(tài)，并要注意功放管的散熱。 大信號(hào)狀態(tài)下工作的晶體管，不可避免地存在非線(xiàn)性失真較大的矛盾，解決方法可在電路中加負(fù)反饋 (第六章介紹 )。由于輸出功率大，提高電路效率是關(guān)鍵，它一方面是能充分利用直流電源功率，另一方面又可以減小管耗。實(shí)際上還應(yīng)考慮到管子的參數(shù) rbe 和β 有關(guān)，即 。例如，對(duì)共射電路決定輸出電阻的等效電路如圖，圖中的 Rs是信號(hào)源內(nèi)阻， rce 是三極管的輸出電阻．在這個(gè)電路中，由于流過(guò) rbe 的 ，受控源 β 也是永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 47 零。這時(shí)，輸出量和輸入量都是電壓。另外，為了減小外界干擾對(duì)放大電路的影響時(shí)，也 希望放大電路的輸入電阻小。在陰極射線(xiàn)示波器內(nèi)用放大電路驅(qū)動(dòng)磁偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈時(shí)，也是這樣。 十二、一般認(rèn)為放大電路的輸入電阻 Ri 愈大愈好，但在某些情況下則要求 Ri 小些。用分析射極偏置電路的方法求出 ICQ=，用它和直流負(fù)載線(xiàn)的交點(diǎn)定出 Ｑ 點(diǎn)。 十一、對(duì)于圖 (a)的放大電路如果要用圖解法求最大不失真輸出電壓幅值，應(yīng)該怎樣進(jìn)行？ 答：這里的主要問(wèn)題在射極上有電阻 Re 和 R｀ e。 在左圖，畫(huà)出了兩種管子工作在截止失真的情況。在調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)使輸出電壓既無(wú)飽和失真（對(duì)ＮＰＮ型管是波形底部削平），又無(wú)載止失真（對(duì)ＮＰ Ｎ型管是波形頂部削平）。 九、 在的放大電路中，如果 RL→∞( 空載 )，調(diào)節(jié) Rb使電路在一定的 vi 時(shí)產(chǎn)生最大不失真永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 45 輸出電壓，問(wèn) Rb應(yīng)為多大？怎樣才能調(diào)到最佳位置？ 答：在 RL→∞ 時(shí)，放大電路的直流負(fù)載線(xiàn)與交流負(fù)載線(xiàn)重合。從幾何上說(shuō)，非線(xiàn)性電阻元件的直流電阻由伏安特性在靜態(tài)工作點(diǎn)處的割線(xiàn)斜率決定，而交流電阻則由伏安特性在靜態(tài)工作點(diǎn)處的切線(xiàn)斜率決定。它的伏安特性 I=f(V )不是直線(xiàn)，是曲線(xiàn)。如果 RL→∞ （空載）或 RL=0（短路），則均有 Po=0，是負(fù)載最小的情況。 七、 放大電路負(fù)載最大的情況究竟是 Ro→∞ 還是 RL=0？為什么經(jīng)常說(shuō) RL 愈小，電路負(fù)載愈大？ 答：電路負(fù)載的大小是指負(fù)載上輸出功率的大小。 六、 什么是管子的靜態(tài)功耗？如果交流輸入信號(hào)幅值較大，如何減小這一功耗？ 答：管子的靜態(tài)功耗 PVQ就是在靜態(tài)時(shí)管子集電極上消耗的功率： PVQ=VCEQICQ。此時(shí)，電路和管子中的電壓和電流都隨時(shí)間變動(dòng)，所以叫 動(dòng)態(tài) 和 動(dòng)態(tài)工作點(diǎn) 。例如，二極管的 VD、 ID，三極管的 VBE， ib， VCE， ic。它的形式與采用 NPN 管時(shí)略有不同。 四、 如果用 PNP型三極管組成的共射電路，直流電源和耦合電容的極性應(yīng)當(dāng)如何考慮？直流負(fù)載線(xiàn)的方程式有何變化？ 答：這里也有初學(xué)者容易產(chǎn)生混淆的問(wèn)題。這是 Cb2 的隔直作用。這樣， Cb1 兩端的交流電壓將為零，而全部 Vi 都加在管子的 be 結(jié)上，使 VCE=VCBQ+vi所以， Cb1的另一個(gè)作用是 傳送交流 ，使交流信號(hào)順利通過(guò)。對(duì) Cb1：在靜態(tài)時(shí)， +Vcc 通過(guò) Rb 對(duì)它充電，穩(wěn)態(tài)時(shí)，它兩端的電壓必然等于 VBEQ，而通過(guò)它的直流電流為零。對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng) id 的參考方向?yàn)? Ｇ（＋）Ｓ（－）時(shí)， 的參考方向?yàn)榱魅耄臉O。對(duì)交流電壓，參考方向是以放大電路的輸入和輸出回路的共同端（ ⊥ ）作為負(fù)（－）端，其它各點(diǎn)為正 （ +）端。一個(gè)電阻是否可忽略，要看他和其他電阻相比所起作用的大小。再如，在求放大電路的輸出電阻時(shí)，管子的 rec 往往是和一個(gè)比它小得多的電阻（例如 RC）并聯(lián)。但是，近似計(jì)算又必須是合理的，必須滿(mǎn)足工程上對(duì)計(jì)算精度的 要 求 。這些是什么情況？ 問(wèn)題十三、 “ 共射放大電路的交流輸入量和輸出量反相 ” ，這種說(shuō)法確切嗎？ 問(wèn)題十四、在用微變等效電路求放大電路的輸出電阻時(shí)，對(duì)受控電流源應(yīng)該如何處理？ 問(wèn)題十五、共射放大電路的電壓增益 。將輸入信號(hào)源 短路，負(fù)載開(kāi)路，由所加的等效輸出信號(hào) Vo′可以求出輸出電流 6． 6 共基組態(tài)基本放大電路 共基組態(tài)放大電路如圖 所示，其直流通路如圖 所示。于是 輸出電阻 Ro Ro = rce∥ Rc≈ Rc () 6． 5 共集組態(tài)基本放大電路 共集組態(tài)基本放大電路如圖 所示，其直流工作狀態(tài)和動(dòng)態(tài)分析如下。 RC 、 RL相并聯(lián)，處于輸出回路的交流通路之中 。 Rc是集電極負(fù)載電阻。 ② h22=1/rce具有電導(dǎo)的量綱，與電流源并聯(lián)時(shí)，因分流極小，可作開(kāi)路處理 。 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 圖 h11和 h12的 意義 h參數(shù)都是小信號(hào)參數(shù)，即微變參數(shù)或交流參數(shù)。 ，稱(chēng)為 電壓反饋系數(shù) 。 ② ? ib—— 輸出電流源 表示三極管的電流放大作用?！?VT / iE re=reb39。 三極管的低頻小信號(hào)模型如圖 所示。要想 Po大，就要使功率三角形的面積大，即必須使 Vom 和 Iom 都要大。 ② 放大電路的最大不失真輸出幅度 放大電路要想獲得大的不失真輸出幅度，需要： 1. 工作點(diǎn) Q 要設(shè)置在輸出特性曲線(xiàn)放大區(qū)的中間部位； 2. 要有合適的交流負(fù)載線(xiàn)。 4. 交流負(fù)載線(xiàn)與直流負(fù)載線(xiàn)相交，通過(guò) Q點(diǎn)。 電路如圖 所示 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 例 電路圖 放大電路的動(dòng)態(tài)圖解分析 交流負(fù)載線(xiàn) 交流負(fù)載線(xiàn)確定方法： 1. 通過(guò)輸出特性曲線(xiàn)上的 Q點(diǎn)做一條直線(xiàn)，其斜率為 1/RL39。 3. 在輸入回路列方程式 VBE =VCC－ IBRb 4. 在輸入特性曲線(xiàn)上，作出輸入負(fù)載線(xiàn)，兩線(xiàn)的交點(diǎn)即是 Q。 靜態(tài)工作狀態(tài)的計(jì)算分析法 根據(jù)直流通路可對(duì)放大電路的靜態(tài)進(jìn)行計(jì)算 () IC=? IB () VCE=VCC－ ICRc () IB、 IC和 VCE這些量代表的工作狀態(tài)稱(chēng)為 靜態(tài)工作點(diǎn) ，用 Q表示?？勺鳛榱Ⅲw聲擴(kuò)音機(jī)左，右兩個(gè)聲道的功放。 的一般用法 引腳 1和 引腳 5接電阻，也可改變電壓放大倍數(shù)。 一、 LM386 內(nèi)部電路 第一級(jí)差分放大電路（雙入單出） 第二級(jí)共射放大電路（恒流源作有源負(fù)載） 第三級(jí) OTL功放電路 輸出端應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。 第五章 集成功率放大電路 OTL、 OCL 和 BTL 電路均有各種不同電壓增益多種型號(hào)的集成電路。 CComomCComomVo 4ππ22 VVIVVIPP ???? OCL 電路中晶體管的選擇 一、最大管壓降 UCEmax=2VCC 二、集電極最大電流 三、集電極最大功耗 在查閱手冊(cè)選擇晶體管時(shí)，應(yīng)使極限參數(shù) BUCEO＞ 2VCC ICM＞ VCC/RL PCM＞ [例 ] 在圖 所示電路中已知 VCC ＝ 15V，輸入電壓為正弦波，晶體管的飽和管壓降 UCES ＝ 3V，電壓放大倍數(shù)約為 1，負(fù)載電阻 RL ＝ 4歐，（ 1）求解負(fù)載上可能獲得的最大功率和效率 （ 2）若輸入電壓最大有效值為 8V，則負(fù)載上能夠獲得的最大功率為多少 解（ 1） （ 2）因?yàn)閁O≈ Ui，所以 UOm≈ 8V。顯然 L2omLomCCoVT 2π2= RVRVVPPP ??? 將 PT畫(huà)成曲線(xiàn)，如圖 所示。 (a)利用二極管提供偏置電壓 (b)利用三極管恒壓源提供偏置 圖 甲乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路 OCL 電路的輸出功率及效率 1．最大不失真輸出功率 Pomax 設(shè)互補(bǔ)功率放大電路為乙類(lèi)工作狀態(tài)，輸入為正弦波。 (a) 波形圖 (動(dòng)畫(huà) 171) (b) 交越失真 (動(dòng)畫(huà) 172) 圖 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路波形的合成 嚴(yán)格說(shuō)，輸入信號(hào)很小時(shí)，達(dá)不到三極管的開(kāi)啟電壓，三極管不導(dǎo)電。 圖 乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路 ： 當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開(kāi)啟電壓，此時(shí) NPN 型三極管導(dǎo)電，有電流通過(guò)負(fù)載 RL，按圖中方向由上到下，與假設(shè)正方向相同。 圖 BTL 電路 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 復(fù)習(xí)： ：最大輸出電壓、最大輸出功率和效率 ：甲類(lèi)、乙類(lèi)、甲乙類(lèi)、丙類(lèi)和丁類(lèi) 變壓器耦合、 OTL、 OCL 和 BTL 第四章 互補(bǔ)功率放大電路 目前使用最廣泛的功放是 OTL電路和 OCL 電路 本節(jié)主要掌握：功放電路的組成原則 掌握 OCL 的工作原理、特點(diǎn)。 橋式推挽功率放大電路 Balanced Transformerless（ BTL 電路） ： 單電源供電，四只管子特性對(duì)稱(chēng) ： 靜態(tài)時(shí)， 四只晶體管均截止，輸出電壓為零。 乙類(lèi)功放電路存在的問(wèn)題： OTL工作在乙類(lèi)工作狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)交越失 真。 CCCQCCCQm VIVIP 21220 ??圖 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 無(wú)輸出變壓器的功率電路 Output Transformerless（ OTL 電路） 用一個(gè)大容量電容取代了變壓器 (電容：幾百 ~幾千微法的電解電容器 )， 如圖 。 電源提供的功率為 PV＝ ICQ VCC ，全部消耗在管子上。 晶體管集電極耗散功率為 ICQ UCEQ 即圖中矩形 AQDO 的面積。直流功率等于電源輸出 電流平均值及電壓之積。 第二章 功率放大電路概述 本章討論的問(wèn)題 ： 功率放大是放大功率嗎？電壓放大電路和功率放大電路有什么 區(qū)別？ 甲類(lèi)、乙類(lèi)和甲乙類(lèi)工作狀態(tài)？ ？晶體管的耗散功率最大時(shí)，電路的輸出功率是最大嗎？ ？ 載電阻也相同的情況下，如何估算出最大輸出功率？ 相同的情況下，對(duì)于不同電路形式的功放，最大輸出功率都相同嗎？它們與電路中晶體管的工作狀態(tài)有關(guān)嗎？ ？如何選擇？ 功放既不是單純追求輸出高電壓，也 不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源（直流）電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。如經(jīng)杜比 B降噪后的信噪比可達(dá) 65dB，經(jīng)杜比 C 降噪后其信噪比可達(dá) 72dB(以上均指普通帶 )；激光唱機(jī)的信噪比可達(dá) 90dB 以上，高檔的更可達(dá) l10dB 以上 。例如，某磁帶錄音座的信噪比為 50dB，即輸出信號(hào)功率比噪音功率大 50dB。一般把聲音信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍定為 100dB， 有音調(diào)控制的功率放大器，能對(duì)高、低音進(jìn)行提升或衰減，為衡量提升的能力引入了音調(diào)控制范圍的概念，低音控制范圍一般指在輸入 100Hz 信號(hào)時(shí)，低音控制電位器對(duì)這個(gè)信號(hào)輸出電壓的控制范圍，并用分貝表示，在輸入 5KHz或 10KHz 信號(hào)時(shí)高音控制電位器對(duì)這個(gè)信號(hào)輸出電壓的控制范圍。自然界各種聲音的動(dòng)態(tài)范圍的 變化也是很大的。 我們用頻率響應(yīng)（簡(jiǎn)稱(chēng)頻響）這個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量功率放大器對(duì)不同信號(hào)放大倍數(shù)的均勻程度，當(dāng)然我們希望功率放大器對(duì)整個(gè)音頻信號(hào)的放大倍數(shù)完全相同，事實(shí)上，由 于晶體管高頻特性、耦合電容等的影響，功率放大器只對(duì)一般頻率的音頻信號(hào)的放大倍數(shù)才是相同的，對(duì)頻率很低或很高的放大倍數(shù)都會(huì)減少，一般功率放大器的頻率響應(yīng)在 100Hz10Kz 加減 2dB 范圍內(nèi)，高傳真功率放大器的頻率響應(yīng)可以達(dá)到 20Hz20Kz 音調(diào)控制范圍 聲音中最強(qiáng)與最弱的比值，用 dB表示。在額定的頻率范圍內(nèi)，輸出電壓幅度的最大值與最小值之比，以分貝數(shù) (dB)來(lái)表示其不均勻度。 (3)瞬態(tài)互調(diào)失真：將 的方波信號(hào)與 15kHz 的正弦波信號(hào)按峰值振幅比 4:1 混合，經(jīng)放大器后，新增加全部互調(diào)失真的