分立元件音频功率放大器

音频功放要求：

1、功率：≥10W（8Ω负载）；

2、效率：≥50%；

3、带宽：20HZ~20KHZ；

4、输入方式：差分；

5、电路类型：OCL；

一、拟定方案以及模拟仿真

1、方案原本为本组四人每人负责一功能块电路的设计与仿真，但因模拟电路理论知识掌

握不扎实以至设计时问题不断出现却无从下手解决。

2、经四人商讨改为由网上选择电路图，后期修改参数以达到实验要求。

3、实验电路如下所示：

(1)电路组成

稳定静态工作点原理

上面两个电路均利用热敏电阻RT进行温度补偿。RT具有负温度系数，其阻值随着温度

附录2：三种基本放大电路

电路类型

比较项目

共射极电路共集电极电路共基极电路电路图

电压增益A

V A v=−

βR L′

r be+(1+β)R e

(R L′=R C∥R L)

A v=

(1+β)R L′

r be+(1+β)R L′

(R L′=R C∥R L)

A v=

βR L′

r be

(R L′=R C∥R L)

V o 与V

i

的相位关系反相同相同相

最大电流增益A

i

A i≈βA i≈1+βA i≈α

输入电阻R i=R b1∥R b2∥[r be+(1+β)R e]R i=R b∥[r be+(1+β)R L′]R i=R e∥r be

1+β

输出电阻R

o ≈R c R o=r be+R s′

1+β

∥R e(R s′=R s=R b)R o≈R c

特点及用途1、输出信号与输入信号相位相

反；

2、电压、电流、功率放大倍数

都比较大，输入电阻和输出电

阻适中；

3、主要用于多级放大器的中间

级。

1、输出信号与输入信号相位相

同；

2、电压放大倍数接近于1，而

小于1；

3、输入电阻高，输出电阻低，

带负载能力强；

4、主要用于输入级、输出级和

缓冲级。

1、输出信号与输入信号相位相

同；

2、电压放大倍数与共射级放大电

路一样，但电流放大倍数小于

1；

3、输入电阻很低，输出电阻适

中；

4、主要用于高频和恒流源电路；

一、基本共射极放大电路

（1）共射极放大电路中，信号由基极输入，集电极输出；共射极放大电路的电压和电流增益都大于1，输入电阻在三种组态中居中，输出电阻与集电极电阻有关。适用于低频情况下作多级放大电路的中间级。

如左图，其中BJT是核心元件，起放大作用。直流电源U

s 通过电阻R

s

给BJT的发射极提供正

偏电压，并产生基极直流电流I

b (常称为偏流，而提供偏流的电路称为偏置电路)。直流电源

U cc 通过电阻R

C

，并与U

i

和R

b

配合，给集电极提供反

偏电压，使BJT工作于放大状态。电阻R

c 的另一个

作用是将集电极电流的变化转化为电压的变化，再送到放大电路的输出端。

输入信号V

i =0时，放大电路的工作状态称为静

态或直流工作状态。此时，电路中的电压电流都是直流量。

静态时，BJT各电极间的直流电压分别用I

b 、

I C 、V

be

、V

ce

表示，这些电流电压的数值可用BJT特

性曲线上的一个确定点表示，该点习惯上称为静态

工作点Q。在放大电路中设置静态工作点是必不可

少的。因为放大电路的作用是将微弱的输入信号进行不失真的放大，为此，电路中的BJT必须始终工作在放大区域。

当R

b1、R

b2

的阻值大小选择适当，能满足I

1

>>I

BQ

,使I2=I1时，可认为基极直流电位基本

上为一固定值，即V

BQ =R

b2

V

cc

/(R

b1

+R

b2

),与环境温度几乎无关。在此条件下，当温度升高引起静

态电流I

CQ (=I

EQ

)增加时，发射极直流电位VEQ(=I

EQ

R

e

)也增加。由于基极电位V

BQ

基本不变，此

外外加在发射结上的电压V

BEQ (=V

BQ

-V

EQ

)将自动减少，使I

EQ

跟着减少，结果抑制了I

CQ

的增加，

使I

CQ 基本维持不变，达到自动稳定静态工作点的目的。当温度降低时，各电量向相反方向变

化，Q点也能稳定，这种利用I

CQ 的变化，通过电阻R

e

取样反过来控制V

BEQ

,使I

EQ

、I

CQ

基本保持

不变的变化的的自动调节作用称为负反馈。

(2)Q点的估算

在I

1>=I

BQ

的条件下有V

BQ

=R

b2

*V

cc

/(B

b1

+R

b2

)

集电极电流 I

CQ =I

EQ

=(V

BQ

-V

BEQ

)/R

e

=V

BQ

/R

e

由此式可见，该电路中集电极静态电流ICQ只与直流电压及电阻Re有关，因此β随温度变化时，I

CQ

基本不变。

基极电流 I

BQ =I

CQ

/β

集电极-射极电压 V

CEQ =V

cc

-I

CQ

(Rc+Re)

(3)动态性能分析

电路的小信号等效电路如所示，则可求的电压增益Av、输入电阻Ri和输出电阻Ro.

V o =-βi

b

R

l

’(式中R

l

’||R

l

) V

i

=Ib

r

b

e

+(1+β)I

b

R

e

所以A

v =V

/V

i

=-βR

L

’/[r

be

+(1+β)R

e

]

式中负号表示该电路中输出电压与输入电压相位相反。由于输入电压V

i 在BJT的基极，输出

电压V

0由集电极取出，发射极虽未直接接共同端，但它既在输入回路中，所以此电路属于共

射极放大电路。

接入电阻Re后，提高了静态工作点的稳定性，但增益也下降了，R

e 越大，A

v

下降越多。为了

解决这个矛盾，通常在R

e 两端并联一只大容量的电容C

e

（称为发射极旁路电容），他对一定

频率范围内的交流信号可视为短路，因此对交流信号而言，发射极和”地”直接相连，则电压增益不会下降。当BJT

的基极电位固定，并在发射极电路接一电阻R

e ，便可提高输出电阻，以提高电路的恒流特

性。此时有