【正文】 ，則方波信號(hào)即會(huì)產(chǎn)生變形，而產(chǎn)生瞬態(tài)失真。 (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)失真的產(chǎn)物有效值與原來正弦振幅的百分比。 為了定量表示失真的大小，我們把輸出信號(hào)各次諧波電壓有效值的總和同基次波電壓有效值的比，用百分?jǐn)?shù)表示，叫做功率放大器的諧波失真，或失真度，它可以通過失真度測量議直接測量出來，一般功率放大器的失真在 7%以下，高傳真功率 放大器的失真度在 1%以下， 10%以上的失真，人耳可以分辨出來。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)來表示其不均勻度。 我們知道不同樂器或不同的人發(fā)出的聲音都不是由單一頻率信號(hào)組成，而是由各種頻率成分構(gòu)成的頻譜所組成的，一個(gè)樂隊(duì)既有發(fā)聲頻率較低的樂器，又有發(fā)聲頻率較高 的樂器，演奏起來占有很寬的頻譜，聽起來是十分悅耳的，這一頻譜范圍可以接近整個(gè)音頻范圍，即 20Hz20KHz,如果用功率放大器來放音，那就要求功率放大器對(duì)每一頻率成份的信號(hào)都具有相同的放大倍數(shù)，這時(shí)聽起來才同真正樂隊(duì)演奏具有同樣的效果，如果高音頻的放大倍數(shù)小了，聽起來就會(huì)感覺到聲音發(fā)悶，含混不清 。 我們用頻率響應(yīng)（簡稱頻響）這個(gè)指標(biāo)來衡量功率放大器對(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。動(dòng)態(tài)范圍是功率之比，與聲音的絕對(duì)水平無關(guān)。自然界各種聲音的動(dòng)態(tài)范圍的 變化也是很大的。但由于一些因素的限制，音響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍很少能達(dá)到樂隊(duì)的動(dòng)態(tài)范圍。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。信噪比： 301og(額定輸出電壓／噪聲電壓 )普通功效的信噪比約 6O90dB；專業(yè)級(jí)功效信噪比要求大于 100dB。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。國際電工委員會(huì)對(duì)信噪比 的最低要求是前置放大器大于等于 63dB，后級(jí)放大器大于等于 86dB，合并式放大器大于等于 63dB。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 。還有一類是沙沙聲，這是晶體管本身的噪聲引起的。 第二章 功率放大電路概述 本章討論的問題 ： 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、乙類和甲乙類工作狀態(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。是交流功率，表達(dá)式為 Po＝ IoUo。直流功率等于電源輸出 電流平均值及電壓之積。 晶體管集電極電流最大時(shí)接近 ICM 晶體管管壓降最大時(shí)接近 U（ BR） CEO 晶體管耗散功率最大時(shí)接近 PCM 如何選擇功放管？ 要注意極限參數(shù)的選擇，還要注意其散熱條件，使用時(shí)必須安裝合適的散熱片和各種保護(hù)措施 三、功率放大電路的分析方法 采用圖解法 第三章 功率放大電路的組成 為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路 ： 直流電源提供的直流功率為 ICQ VCC， 即圖中矩形 ABCO 的面積。 晶體管集電極耗散功率為 ICQ UCEQ 即圖中矩形 AQDO 的面積。 ：共射放大電路輸出功率小，效率低 （ 25℅），不宜作功放。 電源提供的功率為 PV＝ ICQ VCC ，全部消耗在管子上。 變壓器耦合乙類推挽功率放大電路 電路分析： 無輸入信號(hào)，二管截止 有輸入信號(hào)，二管交替導(dǎo)通 重要概念： 推挽 同類型管子在電路中交替導(dǎo)通的方 式稱為 “ 推挽 ” 工 作方式。 CCCQCCCQm VIVIP 21220 ??圖 永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 無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 。 T1 和 T2 特性對(duì)稱 ： 靜態(tài)時(shí)： 前級(jí)電路應(yīng)使基極電位為 VCC/2，發(fā)射結(jié)電位為 VCC/2 ，故電容上的電壓也 VCC/2。 乙類功放電路存在的問題： OTL工作在乙類工作狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)交越失 真。 工作時(shí) : T1和 T2 交替工作，正、負(fù)電源交替供電，輸出與輸入之間雙向跟隨。 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 ： 靜態(tài)時(shí)， 四只晶體管均截止，輸出電壓為零。 因而負(fù)載上獲得交流功率 小結(jié)： ，以輸出最大不失真的 信號(hào)功率各具有盡可能高的轉(zhuǎn)換效率為組成原則，功放管常常工作在盡限應(yīng)用狀態(tài)。 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、乙類、甲乙類、丙類和丁類 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)。它由一對(duì) NPN、 PNP 特性相同的互補(bǔ)三極管組成。 圖 乙類互補(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)大于三極管的開啟電壓，此時(shí) NPN 型三極管導(dǎo)電，有電流通過負(fù)載 RL，按圖中方向由上到下，與假設(shè)正方向相同。 于是兩個(gè)三極管一個(gè)正半周、一個(gè)負(fù)半周輪流導(dǎo)電， 在負(fù)載上將正半周和負(fù)半周合成永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 在一起，得到一個(gè)完整的不失真波形。 (a) 波形圖 (動(dòng)畫 171) (b) 交越失真 (動(dòng)畫 172) 圖 乙類互補(bǔ)功率放大電路波形的合成 嚴(yán)格說，輸入信號(hào)很小時(shí)，達(dá)不到三極管的開啟電壓，三極管不導(dǎo)電。 可給三極管稍稍加一點(diǎn)偏置，使之工作在甲乙類。 (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工作狀態(tài)，輸入為正弦波。 LomCCπ0 LomCCπ0 omCCCCCCVπ2)d(s i n2 2)d(s i nπ2 2=RVVttRVVttIVIVP??? ?? ????? 顯然 PV 近似與電源電壓的平方成比例。顯然 L2omLomCCoVT 2π2= RVRVVPPP ??? 將 PT畫成曲線，如圖 所示?？捎?PT對(duì) Vom求導(dǎo)的辦法找出這個(gè)最大值。 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。分析時(shí)應(yīng)采用圖解法。 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。 本節(jié)主要掌握集成功放的電路組成，工作原理、主要性能指標(biāo)和典型運(yùn)用。 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。 RRR RAu //2 65 7??永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 LM386 的外形和引腳的排列 二、 LM386 的電壓放大倍數(shù) 1 和 8之間開路時(shí) Uf=UR5+UR6≈ Ui/2 1 和 8之間外接電阻 R時(shí) 1 和 8之間對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路時(shí) 1 和 5之間外接電阻，也可改變電路的電壓放大倍數(shù) 結(jié)論：電壓放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范 圍為 20~200。 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)。 二、集成 OCL 電路的應(yīng)用 TDA1521 的基本接法 電路圖如圖 TDA1521 為 2 通道 OCL 電路， 可作為立體聲擴(kuò)音機(jī)左、右兩個(gè)聲道的功放?？勺鳛榱Ⅲw聲擴(kuò)音機(jī)左，右兩個(gè)聲道的功放。 mVAVUuCCim 2832/2 ??永城職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 ，以防止功放管過流、過壓，過損耗或二次擊穿。 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)稱為 靜態(tài)工作點(diǎn) ，用 Q表示。 靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析法 放大電路靜態(tài)工作狀態(tài)的圖解分析如圖 所示。 3. 在輸入回路列方程式 VBE =VCC－ IBRb 4. 在輸入特性曲線上，作出輸入負(fù)載線，兩線的交點(diǎn)即是 Q。 例 ：測量三極管三個(gè)電極對(duì)地電位如圖 所示，試判斷三極管的工作狀態(tài)。 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 交流負(fù)載線確定方法： 1. 通過輸出特性曲線上的 Q點(diǎn)做一條直線，其斜率為 1/RL39。= RL∥ Rc，是交流負(fù)載電阻。 4. 交流負(fù)載線與直流負(fù)載線相交，通過 Q點(diǎn)。 (3) 最大不失真輸出幅度 ① 波形的失真 飽和失真 由于放大電路的工作點(diǎn)達(dá)到了三極管的飽和區(qū)而引起的非線性失真 。 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)置在輸出特性曲線放大區(qū)的中間部位； 2. 要有合適的交流負(fù)載線。 由于三極管存在非線性，使輸出信號(hào)產(chǎn)生了 非線性失真 。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. 對(duì)于低頻模型可以不考慮結(jié)電容的影響。 三極管的低頻小信號(hào)模型如圖 所示。相當(dāng)基區(qū)內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)， b 才是基極?！?VT / iE re=reb39。 +(1+?) VT / iE≈ 300 ?+(1+?)26 mV/ IEQ （ ） 對(duì)于小功率三極管 rbb’ ≈ 300 ?，高頻管 rbb39。 ② ? ib—— 輸出電流源 表示三極管的電流放大作用。 (3) h參數(shù) 三極管的模型也可用網(wǎng)絡(luò)方程導(dǎo)出 。 ，稱為 電壓反饋系數(shù) 。 ，稱為 輸出電導(dǎo) ，即 1 / rce。 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)。 h參數(shù)都是微變