图解电路图ocl功放电路
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图解电路图ocl功放电路
(六)用两级共射放大器实现电压放大
(图六共射放大器实现电压放大的功放电路)
如上图,主要增加了两级共射级放大电路,Q6作为第一级电压放大,并且在其发射极加上反馈电阻,R2主要给Q6提供静态电流,对于交流信号,C5近似短路,所以R2并联R13,与C2,R3构成反馈,来控制整个环路的增益,另外需要注意的一点是,因为使用了两级共射放大器,Q7集电极的静态电压不为0,所以放大后的电压信号需要经过C4交流耦合到后级驱动电路,有时候,我们并不希望中间环节通过电容耦合信号,这样容易导致低频信号的丢失,以及相位偏转,引起电路自激。
这个时候,就到了那个牛逼哄哄的差分放大电路出场了。
(七)差分电路作为第一级放大
(图七差分放大器作为第一级放大电路)
如上图就是在第一级放大电路中加入差分放大器,因为差分放大,两个管子Q6,Q7基极虚短,且Q6的基极已地作为参考,另外反馈电阻R3直接接到了Q7的基极,这样输出端电压就被整个环路控制到跟Q6输入端电压一致le(Q6端是参考地电平,所以输出端被控制为0V),差分放大后再通过一级共射放大,来获得更高的增益,输出直接耦合给后级驱动电路。
这样,我们就用三极管放大器完美的模拟了运放。
但是,等等,我们真的完美的模拟了运放吗?不,答案是否定的,因为现在的工艺,随便一个运放,开环增益都已经达到10^6了,加上反馈电路,整个电路的增益可以很精确的被设计,但是我们上面这个电路的开环电压增益明显不够,可能同学们要说了,增益不够就多加几级呗。
童鞋,你很聪明嘛。
但是级数太多很容易导致系统自激,并且也不方便调试。
那还有没有方法在不增加放大器级数的前提下,提高增益那?当然有,我们伟大的工程师早就设计出了更加狂拽炫酷吊炸天的电路。
那就是有源负载,哈哈,现在我们的电路越来越像原始的OCL电路了,兄弟们,刚把得。
(八)使用有源负载,提高放大器的电压增益。
(图八增加有源负载提高放大器增益)
如上,在驱动级加入了电流源作为有源负载,大大提高了驱动级的电压增益。
在差分电路集电极部分加入镜像电流源,一方面作为有源负载使用,另一方面,两个分支互为镜像,电压增益变为单边增益的两倍,而差分电路电路的下方替换为标准的电流源,保证两个分支总电流的稳定。
加入了这几部分之后,整个电路的开环增益将约等于两级放大器三极管ft相乘,假设使用的是S8050三极管,增益约等于为300,所以整个电路的开环增益Go=300*300=90000,这对于功放电路来说已经完全够用了。
到目前为止,仿佛一切具备了?是的,从理论上来说,仿佛一切都ok了。
然而,理想太丰满,显示很骨感,还要考虑电路的稳定性啊老铁,环路增益这么大,输出功率这么大,电源电压肯定要抖起来了幺,很容易自激,所以我们有必要把前级电压放大和后级功放放大隔离开,否则功率一大就要自激了。
如下图,我们增加DC隔离电路。
(九)增加前后级隔离电路,防止自激。
(图九增加隔离电路,将前后级电源分开)
如上,通过一个二极管将前后级电源分开,当后级电压突然大幅下降的时候,二极管D3,D4不导通,电容C2,C5给前级供电,当后级电压恢复以后,通过二极管直接给前级供电,并给电容充电,由于前级需要的电流非常小,所以电容C2,C5上的电压基本维持在电源最高电压上,不会随着后级电压大幅度波动,从而实现了隔离的作用。
然后,然后,然后还没有完,因为使用了多级电路结构,所以有必要做一些相位补偿。
如下图
(十)增加相位补偿电容
(图十增加相位补偿电容)
可能很多朋友不知道为啥要加这个电容,原因是多级放大器,信号经过每一级放大器都会有个相移,尤其对于高频信号,这个相移会更加明显,如果相移累加到180,那么负反馈就变成了正反馈,整个电路就要自激了,烧管子分分钟的事情。
图中在三极管的共射放大器的基极和集电极直接跨接一个pF级的小电容,因为共射放大器的理论相移是180度,但是高频信号会被补偿电容旁路,使相移减小,从而避免整个环路相移累加到180度,然后自激。
所以,这个电容还是很有必要的。
到现在,整个电路就完美了。
如果你想获得更大的功率,那么可以通过并列功率管子的方式实现,如下图。
这就跟开始的OCL 完整电路图完全一样了。
(十一)并联功率管,实现更大输出功率
(图十一并联功率管,实现更大输出功率)
如上图,在输出端,通过并联功率管实现更大功率的输出,但是要注意的一点是,因为三极管是正温度系数的器件(也就是温度越高,同样的集电极电流需要的基极电压越小,换句话说,保持Vbe不变,温度升高---》集电极电流增加---》温度继续升高---》集电极电流继续增加---》GameOver 这很很容易导致管子烧毁),所以,并联管子的时候,务必要在三极管的输入端分别串联一个数十欧的电阻,来实现多个并联管子的电流均衡,防止一个管子电流过大。