基于场效应管的功率放大器电路

1.具有足够大的输出功率
为了得到足够大的输出功率，三极管工作时的电压和电流应尽可能接近极限参数。
2.效率要高
功率放大器是利用晶体管的电流控制作用，把电源的直流功率转换成交流信号功率输出，由于晶体管有一定的内阻，所以它会有一定的功率损耗。我们把负载获得的功率Po与电源提供的功率PE之比定义为功率放大电路的转换效率η，用公式表示为：
2低频功率放大器概述
2.1 低频功率放大器的基本要求
功率放大器和电压放大器是有区别的，电压放大器的主要任务是把微弱的信号电压进行放大，一般输入及输出的电压的电流都比较小，是小信号放大器。它消耗能量少，信号失真小，输出信号的功率小。功率放大器的主要任务是输出大的信号功率，它的输入、输出电压和电流都较大，是大信号放大器。它消耗能量多，信号容易失真，输出信号的功率大。这就决定了一个性能良好的功率放大器应满足下列几点基本要求：
③甲乙类功率放大器
工作在甲乙类工作状态的晶体管，静态工作点Q选在甲类和乙类之间，如图2.1(d)所示。在输入信号的一个周期内，晶体管有时工作在放大区，有时工作在截止区，其输出为单边失真的信号，如图2.1(c)所示。甲乙类工作状态的电流较小，效率也比较高。
2.2.2以功率放大器输出端特点分类
①有输出变压器功放电路。
基于场效应管的功率放大器电路
摘 要：本设计低频功率放大器主要包括前级放大电路、中间放大电路、功率放大电路以及显示电路四个部分。其中，前级电压放大采用基于运放的反相比例二级放大形式，能够得到后级输入所需的放大信号值；带阻滤波电路采用二阶有源滤波器，使阻带频率范围控制在40HZ~60HZ之间，并在50HZ频率点输出的衰减≥6dB；功率放大电路末级采用分立的大功率MOS晶体管，在输入有效值5mV信号下保证了功率输出大于5W；系统最终通过液晶显示整个电路输出功率、直流电源功率以及系统的工作效率。设计完成的放大器达到了要求。
η＝ ×100%
显然，功率放大电路的转换效率越高越好。
3.非线性失真要小
功率大、动态范围大，由晶体管的非线性引起的失真也大。因此提高输出功率与减少非线性失真是有矛盾的，但是依然要设法尽可能减小非线性失真。
4.散热性Hale Waihona Puke 好2.2 低频功率放大器的分类
2.2.1以晶体管的静态工作点位置分类
常见的功率放大器按晶体管静态工作点Q在交流负载线上的位置不同，可分为甲类、乙类和甲乙类3种，如图2.1所示。
关键词:低频功率放大器；功率放大电路；场效应管
附件19
1绪论
在模拟电子线路中信号经过放大后，往往要去推动执行机构完成人们所预期的功能，例如推动喇叭发出声音，推动继电器实现控制等等。这些执行机构是把电能转换成其他形式能量的器件，他们正常工作需要从电路中获取较大的能量。所以放大电路的末级多有功率放大器组成，以便为负载提供足够的信号功率。本次设计就是基于场效应管的功率放大器电路。随着现代社会电子科技的迅速发展，伴随着人们生活水平的提高，近年来随着国内外音响技术的迅猛发展，电子管音频放大器以他独特的魅力重出江湖，各种电子管层出不穷，日新月异，成为广大音响爱好者追求的热点。全球音频领域的数字化的浪潮以及人们对音频视频节能环保的要求，迫使人们尽快研究来发高效，节能，数字化的功率放大器。低频功率放大器是一个技术相当成熟的领域，几十年来人们为之付出不懈的努力，无论从线路技术还是元器件方面，乃至思想认识上都取得了长足的进步。
功放可以分为电子管放大器、晶体放大器和集成电路放大器。电子管放大器(俗称“胆机”)采用电子管作为放大器，其主要优点是动态范围大、线性好、音色甜美悦耳。但电子管功放也存在两个问题，一是内阻大导致放大器阻尼系数小，影响瞬态特性，二是电子管需高压供电，离不开变压器，变压器不仅功耗大、体积大，还会导致失真。克服电子管功放的两个缺点，晶体管放大器阻尼系数可做得很高，有良好的瞬态特性，在声音的节奏感、力度上要比胆机明快、爽朗、有力；而且无需变压器，不仅节省成本，缩小体积，而且避免了由变压器所引起的失真。最后一种是集成电路放大器，它最突出的优点是可靠性高、外围电路简单、组装方便，不足之处是电声指标(功率、频响、失真度、信噪比等)和音质皆不如前两类放大器。
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。低频功率放大器的的设计是有很多意义的：它可将音源器材输入的较微弱信号进行放大，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。目前低频功率放大由分立元件组成，或集电极输出完成，由分立元件组成的功放，电路结构简单，由集电极输出的功放，可减少信号失真。以其主要用途来说，功放可以分做两大类别，即专业功放与家用功放。在体育馆场、影剧场、歌舞厅、会议厅或其它公共场所扩声，以及录音监听等场所使用的功放，一般说在其技术参数上往往会有一些独特的要求，这类功放通常称为专业功放。而用于家庭的Hi－Fi音乐欣赏，AV系统放音，以及卡拉OK娱乐的功放，通常我们称为家用功放。本期只介绍跟我们家庭息息相关的家用功。
②乙类功率放大器
工作在乙类工作状态的晶体管，静态工作点Q选在晶体管放大区和截止区的交界处，即交流负载线和IB＝0的交点处，如图2.1(d)所示。在输入信号的整个周期内，三极管半个周期工作在放大区，半个周期工作在截止区，放大器只有半波输出，如图2.1(b)所示。乙类工作状态的静态电流为零，故损耗小、效率高，但非线性失真太大。如果采用两个不同类型的晶体管组合起来交替工作，则可以放大输出完整的不失真的全波信号。
(
(a)甲类功放的输出波形 (b)乙类功放的输出波形 (c)甲乙类功放的输出波形
(d)3种工作状态下对应的工作点位置
图2.1功率放大器的3种工作状态
①甲类功率放大器
工作在甲类工作状态的晶体管，静态工作点Q选在交流负载线的中点附近，如图2.1(d)所示。在输入信号的整个周期内，晶体管都处于放大区内，输出的是没有削波失真的完整信号，如图2.1(a)所示它允许输入信号的动态范围较大，但其静态电流大、损耗大、效率低。
②无输出变压器功放电路(又称OTL功放电路)。
③无输出电容器功放电路(又称OCL功放电路)。