功率放大器電路圖-功率放大器工作原理與組成詳解

功率放大器電路圖是本文主要講的內(nèi)容，我們先來看看什么是功率放大器。功率放大器（英文名稱：power amplifier），簡稱“功放”，是指在給定失真率條件下，能產(chǎn)生最大功率輸出以驅(qū)動某一負(fù)載（例如揚聲器）的放大器。功率放大器在整個音響系統(tǒng)中起到了“組織、協(xié)調(diào)”的樞紐作用，在某種程度上主宰著整個系統(tǒng)能否提供良好的音質(zhì)輸出。

功率放大器的基本組成

功率放大器通常由3部分組成：前置放大器、驅(qū)動放大器、末級功率放大器。

1、前置放大器起匹配作用，其輸入阻抗高（不小于10kΩ），可以將前面的信號大部分吸收過去，輸出阻抗低（幾十Ω以下），可以將信號大部分傳送出去。同時，它本身又是一種電流放大器，將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)化成電流信號，并給予適當(dāng)?shù)姆糯蟆?/span>

2、 驅(qū)動放大器起橋梁作用，它將前置放大器送來的電流信號作進(jìn)一步放大，將其放大成中等功率的信號驅(qū)動末級功率放大器正常工作。如果沒有驅(qū)動放大器，末級功率放大器不可能送出大功率的聲音信號。

3、末級功率放大器起關(guān)鍵作用。它將驅(qū)動放大器送來的電流信號形成大功率信號，帶動揚聲器發(fā)聲，它的技術(shù)指標(biāo)決定了整個功率放大器的技術(shù)指標(biāo)。

功率放大器工作原理

功率放大器電路圖，功率放大器工作原理解析。利用三極管的電流控制作用或場效應(yīng)管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。因為聲音是不同振幅和不同頻率的波，即交流信號電流，三極管的集電極電流在放大區(qū)中恒為基極電流的β倍，β是三極管的電流放大系數(shù)，應(yīng)用這一點，若將小信號注入基極，則集電極流過的電流會等于基極電流的β倍，然后將這個信號用隔直電容隔離出來，就得到了電流（或電壓）是原先的β倍的大信號，這現(xiàn)象成為三極管的放大作用。經(jīng)過不斷的電流放大，就完成了功率放大。

高頻功率放大器的基本電路結(jié)構(gòu)圖

功率放大器電路圖

下面我們介紹幾種常見的放大電路：

低頻電壓放大器

低頻電壓放大器是指工作頻率在 20 赫～ 20 千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很強的電流的放大器。

（1）共發(fā)射極放大電路

圖1（a）是共發(fā)射極放大電路。C1是輸入電容，C2是輸出電容，三極管VT就是起放大作用的器件， RB 是基極偏置電阻 ，RC 是集電極負(fù)載電阻。1、3端是輸入，2 、3 端是輸出。3 端是公共點，通常是接地的，也稱“地”端。靜態(tài)時的直流通路見圖1（b），動態(tài)時交流通路見圖1（c）。電路的特點是電壓放大倍數(shù)從十幾到一百多，輸出電壓的相位和輸入電壓是相反的，性能不夠穩(wěn)定，可用于一般場合。

（2）分壓式偏置共發(fā)射極放大電路

圖2比圖1多用3個元件。基極電壓是由RB1和RB2分壓取得的，所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中增加電阻 RE 和電容 CE ，CE 稱交流旁路電容，對交流是短路的; RE 則有直流負(fù)反饋作用。所謂反饋是指把輸出的變化通過某種方式送到輸入端，作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的，就是負(fù)反饋。圖中基極真正的輸入電壓是 RB2 上電壓和 RE 上電壓的差值，所以是負(fù)反饋。由于采取了上面兩個措施，使電路工作穩(wěn)定性能提高，是應(yīng)用最廣的放大電路。

（3）射極輸出器

圖3（a）是一個射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸出的。圖3（b）是它的交流通路圖，可以看到它是共集電極放大電路。

這個圖中，晶體管真正的輸入是Vi和Vo的差值，所以這是一個交流負(fù)反饋很深的電路。由于很深的負(fù)反饋，這個電路的特點是：電壓放大倍數(shù)小于 1 而接近 1 ，輸出電壓和輸入電壓同相，輸入阻抗高輸出阻抗低，失真小，頻帶寬，工作穩(wěn)定。它經(jīng)常被用作放大器的輸入級、輸出級或作阻抗匹配之用。

（4）低頻放大器的耦合

一個放大器通常有好幾級，級與級之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級間耦合方式有三種： ①RC 耦合，見圖4（a）。優(yōu)點是簡單、成本低。但性能不是最佳。 ② 變壓器耦合，見圖 4 （b）。優(yōu)點是阻抗匹配好、輸出功率和效率高，但變壓器制作比較麻煩。 ③ 直接耦合，見圖4（c）。優(yōu)點是頻帶寬，可作直流放大器使用，但前后級工作有牽制，穩(wěn)定性差，設(shè)計制作較麻煩。

功率放大器

能把輸入信號放大并向負(fù)載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機的末級放大器就是功率放大器。

（1）甲類單管功率放大器

圖 5 是單管功率放大器，C1是輸入電容，T是輸出變壓器。它的集電極負(fù)載電阻 Ri′ 是將負(fù)載電阻 R L 通過變壓器匝數(shù)比折算過來的：

RC′=（ N1 N2 ）2RL=N2RL

負(fù)載電阻是低阻抗的揚聲器，用變壓器可以起阻抗變換作用，使負(fù)載得到較大的功率。

這個電路不管有沒有輸入信號，晶體管始終處于導(dǎo)通狀，靜態(tài)電流比較大，困此集電極損耗較大，效率不高，大約只有 35 %。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在功率不太大的場合，它的輸入方式可以是變壓器耦合也可以是 RC 耦合。

（2）乙類推挽功率放大器

圖6是常用的乙類推挽功率放大電路。它由兩個特性相同的晶體管組成對稱電路，在沒有輸入信號時，每個管子都處于截止?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)電流幾乎是零，只有在有信號輸入時管子才導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號是正弦波時，正半周時 VT1 導(dǎo)通 VT2 截止，負(fù)半周時 VT2 導(dǎo)通 VT1 截止。兩個管子交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成，使負(fù)載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。

乙類推挽放大器的輸出功率較大，失真也小，效率也較高，一般可達(dá) 60 %。

（ 3 ） OTL 功率放大器

目前廣泛應(yīng)用的無變壓器乙類推挽放大器，簡稱 OTL 電路，是一種性能很好的功率放大器。為了易于說明，先介紹一個有輸入變壓器沒有輸出變壓器的 OTL 電路，如圖7。

這個電路使用兩個特性相同的晶體管，兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同。在靜態(tài)時， VT1 、 VT2 流過的電流很小，電容 C 上充有對地為 1 2 E c 的直流電壓。在有輸入信號時，正半周時 VT1 導(dǎo)通， VT2 截止，集電極電流 i c1 方向如圖所示，負(fù)載 RL 上得到放大了的正半周輸出信號。負(fù)半周時 VT1 截止， VT2 導(dǎo)通，集電極電流 i c2 的方向如圖所示， RL 上得到放大了的負(fù)半周輸出信號。這個電路的關(guān)鍵元件是電容器 C ，它上面的電壓就相當(dāng)于 VT2 的供電電壓。

以這個電路為基礎(chǔ)，還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正 OTL 電路，用 PNP 管和 NPN 管組成的互補對稱式 OTL 電路，以及最新的橋接推挽功率放大器，簡稱 BTL 電路等等。

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