功率放大器
什么是功率放大器
什么是功率放大器功率放大器是一种电子设备，它的主要功能是将输入信号的功率放大到所需的水平，并以更大的输出功率来驱动负载。
功率放大器通常用于各种应用，包括音频放大器、射频放大器和电力放大器等。
一、功率放大器的基本原理功率放大器的基本原理是利用放大器中的有源器件（如晶体管或真空管）对输入信号进行放大，从而输出更大的功率。
其中，晶体管放大器是最常用的功率放大器之一。
晶体管功率放大器的基本构成包括输入端、输出端和供电电路。
输入端负责接收输入信号，输出端则提供放大后的信号输出，供电电路则为晶体管提供所需的电流和电压。
通过对供电电路的调整，可以控制晶体管的工作状态，进而实现对输入信号功率的放大。
二、功率放大器的分类根据不同的工作频率和应用领域，功率放大器可以分为多种不同的类型。
以下是几种常见的功率放大器分类：1. 音频功率放大器：主要用于增强音频信号的功率，使其能够驱动扬声器或其他音频负载。
常见的音频功率放大器包括A类、AB类和D 类放大器等。
2. 射频功率放大器：主要用于增强射频信号的功率，常见于通信系统、雷达系统和卫星通信等领域。
射频功率放大器通常需要具备高频率响应和较高的功率放大能力。
3. 电力放大器：主要用于电力传输和驱动高功率负载。
电力放大器通常采用大功率晶体管或管子作为放大器的核心器件，以提供足够大的输出功率。
三、功率放大器的应用功率放大器广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用示例：1. 音频放大器：音频功率放大器被广泛应用于音频系统中，如家庭音响系统、车载音响系统以及音乐会、演唱会的音响设备等。
它能够增强音频信号的功率，使声音更加清晰、立体，提升音乐和语音的质量和音量。
2. 无线通信：射频功率放大器在无线通信系统中扮演重要角色，例如在手机、基站以及卫星通信设备中。
它能够放大无线信号的功率，以实现信号的远距离传输和覆盖。
3. 医疗设备：医疗设备中常使用功率放大器来增强信号的功率，如心电图机、超声波设备和放射治疗设备等。
什么是功率放大器它在电子电路中的作用是什么
什么是功率放大器它在电子电路中的作用是什么功率放大器是一种电子器件，它可以将输入信号的功率放大到更高的水平，并输出给负载。
在电子电路中，功率放大器扮演着至关重要的角色，用于增强信号的幅度、电流和功率，以满足各种应用的要求。
一、功率放大器的分类功率放大器按照放大方式和使用材料的不同，可以分为几种不同的类型：1. 线性功率放大器：它是最常见的功率放大器。
线性功率放大器可以将输入信号放大到相同或接近相同的比例，同时保持信号的波形和频率不变。
2. 非线性功率放大器：这种功率放大器主要用于无线通信领域。
非线性功率放大器能够在不同频率处提供较大的功率增益，但会对信号的波形产生失真。
3. 开关功率放大器：开关功率放大器主要用于数字信号处理和功率放大器。
它可以在高效率和高功率输出的同时，快速地切换信号。
二、功率放大器的作用功率放大器在电子电路中的作用可以总结如下：1. 信号增强：功率放大器能够将输入信号的幅度增加到更高的水平。
这对于一些需要较大幅度信号的应用非常重要，例如音频放大器和无线通信设备。
2. 驱动负载：功率放大器能够提供足够的电流和功率，以驱动各种负载，如音响扬声器和电动机。
它可以确保负载得到足够的电力供应，从而正常运行。
3. 信号处理：功率放大器可以对信号进行处理，如滤波、调制和解调。
这能够改变信号的特性和形式，以适应不同的应用需求。
4. 改善信噪比：功率放大器可以提高信号的功率，从而减少信号与噪声之间的比值，提高信噪比。
这对于需要高质量信号的应用，如音频设备和通信系统非常重要。
5. 分配功率：功率放大器能够将输入功率分配给不同的输出通道，以满足多信号源和多负载的要求。
例如，在多通道音频系统中，功率放大器可以确保每个通道获得适当的功率供应。
三、功率放大器的应用领域功率放大器在各种领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 音频设备：功率放大器在音响系统、音乐演奏和放送系统中被广泛使用，以提供足够的声音功率和音质。
功率放大器的分类
功率放大器的分类
功率放大器是用于放大电子设备中输入信号的功率的设备，能使输入信号的功率大大提高，通常被用来放大电子声音、图像和通信信号等。
功率放大器一般分为四类，即电声放大器、带宽放大器、线性放大器以及电流放大器。
电声放大器：是指能够放大电子声音的放大器，被用来加大有声音的电子设备输入信号的功率，使其能够达到满足用户需求的音量。
电声放大器在市场上有着很大的需求，特别是家庭影院系统更是需要其帮助来达到最佳的声音效果。
带宽放大器：是一种针对宽带信号的放大器，具有很高的放大功率，能够将输入的信号的功率提高到满足用户需求的程度。
其应用范围很广，特别是在宽带网络中，带宽放大器的应用越来越广泛。
线性放大器：是指在放大信号的过程中，信号不会受到失真的放大器，其能够保证信号的清晰度，使放大后的信号能够和输入时一样，被广泛用于电视行业、无线通信、医疗检测等。
电流放大器：是指可以放大输入电流的放大器，其主要任务是将微弱信号放大，使其可以在调制解调器或检测器中使用。
电流放大器的应用范围非常广泛，主要用于工业、电子仪器仪表、控制领域等。
以上就是功率放大器的四大分类，各种放大器的应用范围也不同，根据不同的用户需求和应用情况，可以选择不同的放大器来达到最佳的放大效果。
而随着科技的进步，也出现了新的功率放大器技术，能够更好的放大信号，满足用户的更高要求，实现更好的放大效果。
因
此，功率放大器在电子设备领域中发挥着至关重要的作用，对于电子设备的发展也具有非常重要的意义。
功率放大器(功放)知识讲解
功放基本知识：功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。
一套良好的音响系统功放的作用功不可没。
功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。
功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。
分类：按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类.功放（又称D类）。
甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。
甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。
单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。
乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。
甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。
丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。
许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。
这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。
按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。
单端放大器的输出级由一只放大元件（或多只元件但并联成一组）完成对信号正负两个半周的放大。
功率放大器基本构成应用及种类划分
功率放大器的定义：功率放大器（英文名称：power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。
功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
功率放大器主要种类：传统的数字语音回放系统包含两个主要过程：1、数字语音数据到模拟语音信号的变换（利用高精度数模转换器DAC）实现；2、利用模拟功率放大器进行模拟信号放大，如A类、B类和AB类放大器。
从1980年代早期，许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器，这种放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换，这样的放大器通常称作数字功率放大器或者D类放大器。
A类放大器：A类放大器的主要特点是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近，晶体管在输入信号的整个周期内均导通。
放大器可单管工作，也可以推挽工作。
由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。
电路简单，调试方便。
但效率较低，晶体管功耗大，效率的理论最大值仅有25%，且有较大的非线性失真。
因此效率比较低。
B类放大器：B类放大器的主要特点是：放大器的静态点在（VCC，0）处，当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。
在Vi的正半周期内，Q1导通Q2截止，输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半波正弦波，所以必须用两管推挽工作。
其特点是效率较高（78%），但是因放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是“交越失真”较大。
即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时，Q1、Q2都无法导通而引起的。
所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。
AB类放大器：AB类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作。
可以避免交越失真。
交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。
有效率较高，晶体管功耗较小的特点。
C类放大器：C类放大器主要特点是：晶体管仅在输入信号每个周期的很短时间内工作。
功率放大器
1 VCC U om U om ( ) RL 4
VCC
两管管耗
PT = 2 PT1
2019年1月14日星期一3时5分 45秒
2 VCC U om U om ( ) RL 4
13
2
3.电源供给的功率PE
PE = Po PT
4.效率
2VCCUom RL
2 VCC RL
• 输出功率小
• 静态功率大，效率低
2019年1月14日星期一3时5分 45秒
6
三. BJT的几种工作状态
甲类： Q点适中，在正弦信号的
整个周期内均有电流流过BJT。
iC
乙类：静态电流为0，BJT只在
正弦信号的半个周期内均导通。
IC Q
Q1
甲乙类： 介于两者之间，
导通角大于180°
UCEQ
VCC uCE
Uom
iC2
2019年1月14日星期一3时5分 45秒
负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES
11
三、分析计算
1.输出功率Po
Po = U o I o U om 2 U om U om 2 RL 2 RL
2
＋ VCC
最大不失真输出功率Pomax
ui
Pomax (VCC U CES ) 2 VCC 2 RL 2 RL
+
VCC
IcQ
Ic Q
R b1
RL
ui
uce
uce
1.三极管的静态功耗： PT U CEQ I CQ
电源提供的平均功耗： 若 U CEQ
1 VCC 2
Q
PE VCC I CQ
功率放大器的分类及其参数
功率放大器的分类及其参数功率放大器（简称：功放）（Power Amplifier）功率放大器，顾名思义，是将功率放大的放大器。
进入微弱的信号，如话筒、VCD、微波等等送到前置放大电路，放大成足以推动功率放大器信号幅度，最后后级功率放大电路推动喇叭或其它设备，它最大的功用，是当成输出级（Output Stage）使用。
从另一个角度来看，它是在做大信号的电流放大，以达到功率放大的目的。
从广义上来说功率放大器不局限于音频放大，很多场合都会用到它，如射频、微波、激光等等。
功率放大器的分类：1、纯甲类功率放大器纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。
在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量。
纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。
这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。
2、乙类功率放大器乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。
B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。
但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。
在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。
3、甲乙类功率放大器。
功率放大器(功放)知识
功放基本知识：功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。
一套良好的音响系统功放的作用功不可没。
功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。
功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。
分类：按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类.功放（又称D类）。
甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。
甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。
单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。
乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。
甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。
丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。
许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。
这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。
按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。
单端放大器的输出级由一只放大元件（或多只元件但并联成一组）完成对信号正负两个半周的放大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
低频功率放大器设计
要求输入级使用差分放大器，输出级使用乙类功放电路，同时达到如下指标：
（1）负载8Ω；
（2）输入信号电压为5~700m；
（3）额定输出功率为P OR≥10W；
（4）非线性失真≤3%；
（5）电源效率≥55%；
（6）交流噪声功率≤10mW
电路参数设计
一．电源电压
Om O CM CC ces CC 108.949V,U 9=12.73V I 1.12A I 1.12=1.58A
V U 0.510.5 1.5812.7314.52V =18V
O O O cm om p W U V U I U V ≥===≥≥≥++=+⨯+=∙由于输出功率取取
二．OCL 电路设计
()12121b12212
BR 24e44,:T ,T 20T I 1.58
I 7920
0.50.60.5*1.5812.7314.12V 15U 40, 1.5,TIP31C,TIP32C T5: NPN T I 150100,fe fe be cm om b CM CM CEO L
fe b T T h cm mA h T U I U V V
V V I A P R mA h I π∙==
===--=---=-=-≥>=∙==b2的则基极电流的基极电位
V 取选 管
取共射放大器的发射极电流：()()3 1.540,150m 9014:
1.2,1509013cm BR CEO CM BR CEO mA U V I A T U V I mA =≥>∙>≥选 选
P 2B 3443P23b1e6c6e61e62e61e62e61e626c6R ,R ,R :1150
()1510100.640,3915R 1001815R 20150I =79,I I 100R ,R 2V R R 20R 5,R 150V 16.6V
R =100mA
R e b B i i i mA mA V R mA
V V
mA
mA mA T ∙=
====ΩΩ
Ω-=
=Ω
≈=+=Ω=Ω=Ω
=
电阻取使可以忽略取取可调
取两端的电压为，取，
集电极电压在左右，振幅最大c6c6e611626616261626166166, R 160R
A 32
R C 1000,V V ,1mA 3.3K 220B B B B B B B uF
R R T R R R R R T Ω=Ω
===Ω=Ωe6取该电路的交流放大倍数=为了满足设计规格的频率特特性，起到决定基极电位的作用，为了使发射极电位为2，基极电位取为2.6。
设上流过的电流为，，实际电路中可用滑动变阻器，方便调节的静态工作点。
三． 射极跟随器 77e c R R ，∙
360010,,1I 7777b6=+=e c e c R R mA R R mA ，可确定的电流为取流经Ω 取Ω=Ω=K 310077e c R R ，
四．差动放大电路设计
()567CM BR 8r3BE T ,T ,T I >2,U 402SC1815T R 1V T V ,
CEO mA V ∙≥5：
均选 静态工作点：
恒流源的发射极电阻的压降希望在以上（考虑到的温度变化）
R 867R8
5
675675567U =2V T T 0.11,,U R 120.6,36 2.633.42.6 2.6T R R 100,2,0.02R R BE e b mA K mA U V R V R V
I mA I mA
∙==Ω=-=====8FE 令。
与集电极电流通常设为至数毫安，在这里设为因此恒流电路的电流必须设定在2mA 。
则
为了使上的基极电流可以忽略，在与上流过的电流有必要比基极电流大10倍以上。
h 所以在与上流过10倍的电流，0.6767R1010mA
33.4V
R =
=167K 0.2mA 2.6V R ==13K 0.2mA
T T 00.6V 0.6V =9.1V 9.1V
R =
=9.1K 1mA
V U ∙Ω∙Ω
==-∙Ωe6BE6e6e CC 2 对于没有输出信号时，与的发射极电位V ，由于基极电位为，V ，则V ，若将的压降设定在该V 与+V (+18V)的重点附近，就能够获得最大的输出振幅。
取**
b1b2**b1b2e4444R R R =R 10K V 9.10.69.7189.70.1556e V I A
R R ∙=Ω
=+=-==∙=Ω
与是决定输入阻抗的，取
调试
1. 差动级输出正负半周严重不对称，加调零电阻P1R 可以改善不对称程度，但P1R 影响差动级u1A ，使u1A 大幅下降，因此选用阻值小的P1R Ω（100），由于实验室最小的可调电阻为2K Ω可在上并联两个18Ω电阻，即：
经调试测得差动级电压放大倍数为50倍。
2. 初步设计中共射级与差动级直接相连，调试中发现共射级使得前级（差
动极）放大倍数大幅下降，达不到总的电压增益要求，分析其原因，得到如下结论：
多级放大电路前后级互相影响：
663.3//220//[(1)*20],i be r K r β=++输入电阻较小。
两级不连接时：9
1991A 1
//[(1)*]
2
c u c be p R R r R ββ-=
++
两级连接时：'
961
991//A 1
//[(1)*]
2
c i u b be p R r R r R ββ-=++ 由于共射级电路输入电阻小，使得'
1A u 比u1A 小得多。
解决办法：
在差动与共射之间加上射极跟随器，隔离使得12A =A *A u u u 经调试证明方法可行，效果理想。
3. 共射的发射极加电容e9C 可提高交流电压放大倍数，调试中输出出现大量高频分量（500KHZ ），在共射级输出（图中A 、B 两处）加滤波器，可以滤除。
T 1
102f KHZ RC
π=
≈
4. 采用乙类功率放大，添加电压倍增环节即5T 部分，可以使功率管微导通，消除交越失真。
初次设计电路中只采用一对功率管，由于电流大，功率管发热严重，电流随温度升高很快。
调试后改用两对功率管(1234T ,T ,T ,T ),明显改善发热问题，但由于散热片没有使用专门的1w 散热器，电流仍然会随温度上升，但上升缓慢。
P2R 可以调节A 、
B 两点的电压，即可调节功率管的空载电流，上电前（不加信号时），必须将P2R 先调到零，上电后，慢慢增大P2R ，直到功率管空载电流上升到30mA 为止。
否则，若P2R 39=Ω 时直接上电，AB U 大于
BE1BE2U +U ,空载电流很大，功率管发热严重，电流很快会上升到1A 以上，不及时断电，会烧毁功率管。
5. 必须给功率管加保险丝保护，不然调试过程中容易烧坏功率管。
6. 布线对电路性能有很大影响，引线要短，不要走平行线，输出大电流要远离输入信号线，大电流与小电流部分要分区。
采用一点接地。
在共射放大级的b 与c 之间跨接电容可以很好的消除高频自激振荡。
7.
接上8Ω负载后o u 失真比较严重，将b16b26R ,R 分别减小一半，使6T 基极能获
得更大电流，再接负载，失真有所改善，但还不理想。
调试过程中，共射放大的三极管发热严重，耗散功率大，不能长时间工作。
用两对功率管改为复合管接法，则功率管总的电流放大系数为2020400⨯=倍，则共射放大管的静态电流只需要大于1.58A/400=5mA ，取20 mA 即可。
这样可以大大减小共射放大管的耗散功率，改善输出波形及稳定性。
8．提高输出效率的方法：
1) 满足输出的情况下，减小共射放大的静态电流（即电流富裕量不需太大）。
2) 减小空载电流，只要消除交越失真即可。
3) 减小功率管发射极电阻。