高效音頻功率放大電路設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-09-03 18:23本頁(yè)面
【正文】 調(diào)制高頻脈沖的寬度，功率輸出管工作在高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通過(guò) LC 低通濾波器后輸出音 頻信號(hào)。但本設(shè)計(jì)不允許使用 D類功率放大集成電路。 測(cè)量顯示部分 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)測(cè)量放大器輸出功率的裝置，要求具有 3位數(shù)字顯示，精度優(yōu)于 5％。 c．輸入阻抗 10kΩ，電壓放大倍數(shù) 1～ 20 連續(xù)可調(diào)。 設(shè)計(jì)要求 功率放大器 a． 3 dB 通頻帶為 300～ 3400Hz，輸出正弦信號(hào)無(wú)明顯失真。 3 高效音頻功率放大電路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)任務(wù) 與要 求 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)并一個(gè)高效率音頻功率放大器及其參數(shù)的測(cè)量、顯示裝置。并且由于工作在比音頻高 10余倍的脈沖狀態(tài)，電源整流紋波對(duì)電路工作影響很小。是實(shí)用放大器中效率最高的。 D類放大器工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，無(wú)信號(hào)時(shí)無(wú)電流。但是，信號(hào)導(dǎo)通角逾小波形失真則愈大，輸出信號(hào)中諧波成分越大，這是一對(duì)矛盾。無(wú)信號(hào)時(shí)靜態(tài)電流愈大則直流損耗大，效率越低。由于 D類功放 (包括其它所有開(kāi)關(guān)功放 )面臨的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題是沒(méi)有理想開(kāi)關(guān)這樣的部件，因此在開(kāi)關(guān)過(guò)程中非零的飽和電壓肯定會(huì)產(chǎn)生靜態(tài)功耗，而有限的開(kāi)關(guān)速度也意味著開(kāi)關(guān)的 VI 積 在過(guò)渡期間不為零，因此 D類功放效率肯定不能達(dá)到 100%。 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?；谶@兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于消費(fèi)類電子來(lái)說(shuō)， D 類功率放大器顯然更具有吸引力。 D類功率放大的最大優(yōu)勢(shì)在于其電源功率轉(zhuǎn)換 的效率很高，理論上可以達(dá)到 100%。由于這些電路屬于 特 ？所以不適合用來(lái)作為音頻放大器。 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(hào)波形圖 圖 C 類功率放大器輸出信號(hào)波形圖 C 類放大器可提供高效率，其功率轉(zhuǎn)換效率大于 %。 圖 AB 類功率放大器輸入信號(hào)波形圖 圖 AB 類功率放大器輸出信號(hào)波形圖 從理論上講， AB 類功放的確是存在少量的開(kāi)關(guān)失真和交越失真，保真度也因此略遜于甲類 ,而其最大的優(yōu)點(diǎn)則是效率高達(dá) 80%左右，因而輸出功率可以做的很大，相信隨著電子元器件素質(zhì)的進(jìn)一步提高，特別是音頻功率管特征頻率已達(dá)到60 兆赫，只要在 AB 類電路上精心調(diào)校，下足功夫，并注意克服失真問(wèn)題， AB 類音頻功放的音質(zhì)還是可以達(dá)到極高的水平的。雖然它此時(shí)的線性不及 A 類，但它可較好地驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載，是 A 類的補(bǔ)充。既要保持靜態(tài)時(shí)管耗小，又要使失真不太嚴(yán)重，因此人們就提出采用互補(bǔ)推挽式電路結(jié)構(gòu)。 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(jìn)入 AB類工作狀態(tài)。在沒(méi)有輸入信號(hào)時(shí)，雖然輸出管存在靜態(tài)電流，但此電流很小，接近于零，則稱此放大電路為 AB類放大或甲乙類放大。 圖 改進(jìn)后的 AB 類互補(bǔ)對(duì)稱功放電路 AB 類功率放大器 為了克服 A 類功放功率過(guò)低的缺陷，我們可以調(diào)低末級(jí)功放的工作電流，使功放在有音頻信號(hào)流過(guò)時(shí)有較大音頻電流輸出，沒(méi)有音頻信號(hào)時(shí)則工作在電流很?。ㄒ话銉H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?？梢栽O(shè) 想，若在靜態(tài)時(shí)兩管均處于臨界導(dǎo)通或微導(dǎo)通（即有一個(gè)微小的靜態(tài)電流），則當(dāng)輸入信 號(hào)作用時(shí)，就能保證至少有一個(gè)管子導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)雙向跟隨。因此，當(dāng)輸入電壓為正弦波時(shí)，在輸入過(guò)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。 接下來(lái)對(duì) B 類放大器做性能分析： 圖 輸入波形圖 圖 輸出波形圖 不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)輸入電壓小于 b— e 間開(kāi)啟電壓時(shí)， Q1 管與 Q2 管均處于截止?fàn)顟B(tài)。 該電路在靜態(tài)時(shí)無(wú)工作電流，而在有信號(hào)時(shí)， Q1和 Q2 輪流導(dǎo)通，兩個(gè)管子互補(bǔ)對(duì)方的不足，工作性能對(duì)稱，所以這種電路通常稱為互補(bǔ)對(duì)稱電路。 Vi 的繼續(xù)增大最終會(huì)使Q1 達(dá)到飽和狀態(tài)。這時(shí)Vo 約等于零，呈現(xiàn)射極跟隨器的特點(diǎn)，故隨著 Vi 的增加 Vo 線性增加。 圖 26 B 類互補(bǔ)推挽式功率放大器 該電路 Vi為零時(shí)， Vo 也為零，此時(shí)兩管都截止。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(bǔ)對(duì)稱結(jié)構(gòu)?？梢?jiàn)，與 A類功率放大器相比， B 類在無(wú)信號(hào)輸入時(shí)無(wú)能量消耗，功率轉(zhuǎn)換效率也比較高，最高能達(dá)到 %。 B 類功率放大器的典型工作狀態(tài)如圖所示。 下圖不對(duì)要重畫(huà) 圖 A 類功率放大 A 類功率放大器的典型工作狀態(tài)： 圖 A 類功率放大器輸入波圖 縱軸坐標(biāo)不對(duì) 圖 類功率放大器輸出波形圖 B 類功率放大器 B 類功率放大在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)，晶體管導(dǎo)通；在另外半個(gè)周期內(nèi)，晶體管截止。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。甲類功放缺點(diǎn)雖多，但多年來(lái)一直以失真最?。o(wú)開(kāi)關(guān)失真和交越失真）、保真度高而著稱。尤其是當(dāng)功率放大的輸出管的發(fā)熱量很大，其中有用的音頻信號(hào)僅為 20%左右，其余 80%的無(wú)用功率都將通過(guò)巨型散熱器以熱
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