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1功率放大器功率放大器是一种电子管或半导体放大电路,它能够使输入信号的幅度增大到某一特定的值,从而使输出信号的功率增大。
它可以增加一个信号的幅值,降低其谐波失真等,从而改善其声音/图像质量,或实现信号传输要求。
比如一个小的声音,通过功率放大器的放大,就可以变得更大、更结实。
2功率放大器分类1.模拟功率放大器(Analog Power Amplifier):模拟功率放大器以电子管、集成放大器(INT)或双列管构成,主要用于模拟话音、音频、视频等信号的放大处理,有效地改善了音频和视频质量。
2.数字功率放大器(Digital Power Amplifier):数字功率放大器是以集成电路的形式构成,其采用数字信号处理技术,使得放大器更加紧凑和节能,适用于收音机、汽车音响,以及其他数字音频应用场景。
3.电源功率放大器(Power Supply Amplifier):电源功率放大器是一种用于增大电源输出功率的放大器,可实现固定电压或固定频率输出。
4.线性功率放大器(Linear Power Amplifier):线性功率放大器是一种使放大前后信号保持一致特性的放大器,具有良好的功率容量和高谐波抑制,是广泛应用的高性能放大器类型。
5.高频功率放大器(High Frequency Power Amplifier):高频功率放大器(即HFPA)是一种设备,主要用于放大高频信号,广泛应用于无线通信系统(如电话),改善信号传输要求,增强信号传输距离。
3工业用途功率放大器在无线电产品中的应用非常广泛,可以用于各种无线电设备,如收音机、收发信机、手持设备等,能够大大增加电路的输出功率,提高发射频率的稳定程度,提高信号的传输效率,减少失真率,同时节约功耗,以达到最佳发射效果。
此外,功率放大器也可以应用在医疗和科学研究领域,旨在推动超声波治疗和超声波影像扫描技术的发展。
使用功率放大器可以取得更好的超声治疗效果,提供更有效的护理。
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
功率放大器功率放大器,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。
功率放大器通常位于多级放大器的最后一级,其任务是是将前级电路放大的电压信号再进行功率放大,以足够的输出功率推动执行机构工作。
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。
本章将讨论功率放大器的电路组成工作原理等内容。
第一节功率放大器的基本概念一、功率放大器的组成功率放大器通常由3部分组成:前置放大器、驱动放大器、末级功率放大器。
1、前置放大器起匹配作用,其输入阻抗高(不小于10kΩ),可以将前面的信号大部分吸收过去,输出阻抗低(几十Ω以下),可以将信号大部风传送出去。
同时,它本身又是一种电流放大器,将输入的电压信号转化成电流信号,并给予适当的放大。
2、驱动放大器起桥梁作用,它将前置放大器送来的电流信号作进一步放大,将其放大成中等功率的信号驱动末级功率放大器正常工作。
如果没有驱动放大器,末级功率放大器不可能送出大功率的声音信号。
3、末级功率放大器起关键作用。
它将驱动放大器送来的电流信号形成大功率信号,带动扬声器发声,它的技术指标决定了整个功率放大器的技术指标。
二、功率放大器的工作原理利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波,即交流信号电流,三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍,β是三极管的交流放大倍数,应用这一点,若将小信号注入基极,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流放大,就完成了功率放大二、功率放大器的分类功放输出级的工作状态分类功率放大器按输出级的工作状态可分为甲类、乙类、AB甲乙类等多种。
甲乙类放大器既可避免产生乙类放大器的交越失真,又可解决甲类放大器功耗过大的问题,还能在低负载阻抗时继续较好地工作。
功率放大电路
截 止
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
甲乙类– BJT180 ° - 360°导通 工作点设置在放大区内,但很接近截至区 有大半个周期导通,有电流流过 iC 波形会产生失真
静态功耗效率
介于甲类和乙
类之间
Q
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
乙类互补对称功放
互补对称: 电路中采用两个三极管:NPN、 PNP各一支;两管特性一致。组 成互补对称式射极输出器(共集)。 双电源
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
+ VCC
Байду номын сангаас
T1
ui
uo
T2
RL
T1、T2两个管子交替承担放大任 务,在负载上得到完整的正弦波。
-V CC
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
甲乙类互补对称功率放大电路
乙类互补对称电路的失真
死区电 压Si:约0.5V
Ge:约 0.1V
放大管在整个输入信号周期内都导通,有电流流 过
工作点设置在交流负载线的中点 失真小 最大缺点是效率低下ηmax=50%
Q IC
Q
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
乙类-- BJT 180°导通 工作点设置在截至区 半个周期导通,有电流流过 静态功耗为0 ηmax=78.5% 波形失真严重 放 大
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
什么是功率放大器? 能输出较大功率的放大器称为功率放大器
例: 扩音系统
音
话
源
筒
信
号
提
取
微弱 电信 号
电 压 放 大
功率 小无 法驱
动载负功 率 放 大
模电第08章功率放大器(康华光)
2 VCC π RL
2
当Vom≈VCC时效率最高:
π 78.5 % 4
(1-15)
四、 功率BJT的选择原则
1. 最大管耗和最大输出功率的关系 2 一管管耗: 1 VCCVom Vom
PT1 RL ( π 4 )
Vom=?时PT1最大? 令(dPT1)/(dVom)=0, 得出: 当Vom=2VCC/ =0.64VCC时PT1最大。
O
iC
O
UCE
t
——晶体管导通的时 间大于半个周期,导通 角>180º 静态IC 0,管 , 耗较小效率较高,不失 真,一般功放常采用。
4.丙类工作状态——导通角小于180°
(1-4)
§8.2 甲类功率放大器实例
一. 共射极放大器
Rb R b1
ui vi
– vo +
+V +VCC CC
交流通路
+ vi –
——晶体管在输入信 号的整个周期都导通, 导通角=360º, 波形好。 但静态IC较大, 管耗大 效率低。
(1-3)
2.乙类工作状态
IC Q UCE iC
o
o
t
——晶体管只在输入 信号的半个周期内导 通,导通角=180º, 静 态IC=0, 管耗小效率 高, 但波形严重失真 。
3.甲乙类工作状态
IC Q
T 1 ui T2
-
uo
RL
t
交越失真
vo
VCC
t
(1-17)
§8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
一.甲乙类双电源互补对称电路
1.电路 2.静态分析(vi=0时) T3处在放大状态, D1~D2处 在导通状态。 VBE1=VEB2≠0 T1~T2处在微导通状态。 IB1=IB2 ≈0,IC1=IC2 ≈0, VCE1=VEC2≈VCC 电源提供静态功率: PV =2IC1VCE1≈0 ∵对称, 两管射极电位: vo=VE=0
功率放大器
功率放大器1.1功率放大器的特点1.1.1功率放大电路的特殊问题放大电路的作用是将放大后的信号输出,并驱动执行机构完成特定的工作,执行机构通常称为电路的负载。
不同的负载具有不同的功率,放大器要驱动负载必须输出相应的功率。
能够向负载提供足够输出功率的电路称为功率放大器,简称功放。
由前面的讨论可知,放大电路的实质是能量的转换和控制电路。
从能量转换和控制的角度来看,功率放大器和电压放大器没有什么本质的区别,电压放大器和功放电路的主要差别是所完成的任务不同。
电压放大器的任务是放大输入电压;而功放电路是放大输入功率。
功放电路在工作的过程中,不仅追求输出高电压,且要追求在电源电压确定的情况下,输出尽可能大的功率。
因此,功率放大电路中包含一系列在电压放大电路中所没有出现过的特殊问题,这些问题是:1.尽量大的输出功率为了实现尽量大的输出功率,要求功放管的电压和电流都要有足够大的输出幅度,因此,三极管往往工作在极限的状态下。
2.尽量提高功率转换的效率放大器在信号作用下向负载提供的输出功率是由直流电源转换来的,在转换时,管子和电路中的耗能元件均要消耗功率,设放大器的输出功率为P O,电源消耗的功率为P E,则功放电路的效率为:(9-1-1)3.允许适当的非线性失真工作在大信号极限状态下的三极管,不可避免的会产生非线性失真,且同一个三极管,输出功率愈大,非线性失真愈严重,功放管的非线性失真和输出功率是一对矛盾。
在不同的应用场合处理这对矛盾的方法不相同。
例如,在音响系统中,要求在输出功率一定时,非线性失真要尽量的小;而在工业控制系统中,通常对非线性失真不要求,只要求功放的输出功率足够大。
4.功放管的散热在功率放大器中,因功放管的集电极电流较大,所以,功放管的集电极将消耗大量的功率,使功放管的集电极温度升高。
为了保护功放管不会因温度太高而损坏,必须采用适当的措施对功放管进行散热。
另外,在功率放大电路中,为了输出较大的信号功率,功放管往往工作在大电流和高电压的情况下,功放管损坏的几率比较大,采取措施保护功放管也是功放电路要考虑的问题。
功率放大器分类及原理
功率放大器分类及原理
功率放大器是一种电子设备,用于放大音频信号的功率,以便驱动扬声器或其他负载。
根据不同的分类标准,功率放大器可以分为以下几种类型:1. 按工作方式分类:功率放大器可以分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等工作方式。
其中,甲类工作方式的效率最低,但失真最小;丙类工作方式的效率最高,但失真最大。
2. 按输出功率分类:功率放大器可以分为小功率、中功率和大功率等输出功率等级。
其中,小功率放大器适用于家庭音响等小型场合,而大功率放大器适用于演出、会议等大型场合。
3. 按使用场合分类:功率放大器可以分为家用、专业、车载等使用场合。
其中,家用功率放大器适用于家庭音响等场合,而专业功率放大器适用于演出、录音棚等场合。
4. 按输入信号类型分类:功率放大器可以分为模拟和数字输入信号类型。
其中,模拟输入信号类型的功率放大器适用于传统的音频设备,而数字输入信号类型的功率放大器适用于数字音频设备。
功率放大器的原理是将输入的音频信号放大到足够的功率,以便驱动扬声器或其他负载。
功率放大器通常包括前置放大器、功率放大器和输出级等部分。
前置放大器用于放大输入信号,功率放大器用于放大前置放大器输出的信号,输出级用于驱动扬声器或其他负载。
功率放大器的工作原理基于电子管或晶体管等半导体器件的放大作用,通过控制器件的工作状态来实现对输入信号的放大。
功率放大器的分类
功率放大器的分类功率放大器是一种用来增加信号功率的电子电路,它能够把某一范围较低的输入功率,放大至一定程度的输出功率。
它通常用来增强模拟电路或加频信号的放大,也可以用来放大无线电信号和声波信号。
主要有以下三种分类:1、绝对功率放大器:绝对功率放大器通常用于模拟电路,它可以把较低的输入功率放大到一定程度的输出功率。
它的最大的特点是:即使当输入信号发生改变时,功率也会保持不变。
2、半导体功率放大器:半导体功率放大器通常用于无线电和频率调制的信号放大。
它可以把低级的输入信号放大至较高的输出功率,在这个过程中不会有失真。
3、变压器放大器:变压器放大器主要应用于低频声波信号的放大,它可以把较低的输入电压放大到较高的输出电压,提高信号的质量。
变压器放大器的主要优点是:几乎不存在失真,因此它的性能更稳定。
功率放大器对信号的放大如此重要,它已经成为现代电子电路中必不可少的元件了。
无论是在模拟电路还是在加频和无线电信号放大中,功率放大器都有着重要的应用。
功率放大器的分类还可以根据它们的工作原理分类,比如磁控放大器,热管放大器,以及机械放大器等。
磁控放大器是利用励磁线圈的磁场效应来放大信号的,这种放大器的优点是低噪声,缺点是响应慢。
热管放大器是利用温度变化来增大信号的,它的缺点是体积大,效率低。
机械放大器是利用加工技术把信号从低频增大至高频的,除了在调制频率方面有良好的表现外,它还有很多其他的优点,比如它的可靠性和稳定性。
此外,还有一些其他的功率放大器,比如脉冲放大器,超声放大器,光纤放大器,机械振荡放大器等,它们各自都有不同的应用场景和不同的性能特点。
这些放大器的应用广泛,可以用来处理声音,图像,数据等多种信号,每种放大器在满足其特殊应用需求的前提下,都给用户提供了便捷而又高效的信号处理方案。
总之,功率放大器是当今电子电路中极其重要的一类元件,它们极大地改善了信号放大的效率,并为不同场景的信号处理提供了可靠而有效的解决方案。
什么是功率放大器如何设计一个功率放大器电路
什么是功率放大器如何设计一个功率放大器电路功率放大器是一种电子设备,用于将输入信号的功率放大到更大的输出功率。
在很多应用中,例如音频放大器、射频放大器等,功率放大器都扮演着至关重要的角色。
本文将介绍功率放大器的基本概念和设计原理,并提供一个设计功率放大器电路的简要指南。
1. 功率放大器的概念功率放大器是一种电路,它能够增加输入信号的功率,并输出一个更大的电功率。
在传输和传导电信号时,常常需要通过一些设备来放大信号的强度,以确保信号能够有效地传输或驱动负载。
2. 功率放大器的设计原理设计一个功率放大器的电路需要考虑以下几个因素:2.1 放大器类型的选择根据应用需求选择合适的功率放大器类型,常见的功率放大器类型包括晶体管放大器、功放集成电路等。
每种类型的功率放大器都有其特定的特点和适用范围。
2.2 输入与输出参数的规定根据应用场景和需求,确定输入和输出信号的参数,如电压、电流、频率等。
这些参数的确定将直接影响到电路的设计和选择元器件的性能。
2.3 选择适当的功率放大器电路拓扑不同的功率放大器电路拓扑,如A类、B类、AB类、C类等,能够提供不同的功率放大效果和效率。
根据需求选择适当的电路拓扑,同时考虑功率损耗和线性度等因素。
2.4 选取合适的元器件根据电路设计需求,选择合适的元器件,如晶体管、电容、电感等。
合理的元器件选择可以提高功率放大器的性能和稳定性。
2.5 良好的热管理功率放大器在工作过程中会产生大量的热量,因此需要设计有效的热管理系统,如散热器、散热风扇等,以确保电路的正常工作和长寿命。
3. 设计一个功率放大器电路的简要指南以下是设计功率放大器电路的简要指南,供参考:3.1 确定应用需求和规格首先明确功率放大器的应用需求和规格,并对输入输出参数进行规定,如输入电压信号范围、输出功率要求等。
3.2 选择适当的功率放大器类型根据应用需求和规格,选择合适的功率放大器类型,如晶体管放大器、功放集成电路等。
功率放大器介绍
功率放大器介绍功率放大器(PA)是一种电子设备,用来提高输入信号的功率。
它广泛应用于通信、广播、无线电、音频和雷达系统等领域中。
功率放大器通常使用晶体管、真空管、FET(场效应管)等半导体器件作为放大器的关键部件。
功率放大器的主要功能是将输入信号的功率放大到所需的输出功率水平。
输入信号可以是来自麦克风、信号产生器、无线电天线或其他源。
放大器通过应用电流或电压来控制其输入和输出之间的功率转换。
功率放大器的输出功率通常以瓦(W)为单位进行度量。
1.增益:功率放大器能够提供输出信号的放大程度,即输入信号和输出信号之间的比例关系。
增益通常以分贝(dB)为单位进行度量。
2.频率响应:功率放大器的频率响应指的是其能够放大的频率范围。
不同的功率放大器在频率响应上可能有所不同,因此选择合适的功率放大器是确保信号质量的重要因素。
3.效率:功率放大器的效率指的是其能够将输入功率转换为有用输出功率的能力。
高效率的功率放大器可以减少能源浪费,并减少设备的发热。
4.线性度:功率放大器的线性度指的是其在不同输入功率水平下输出信号的失真程度。
线性功率放大器能够准确地放大输入信号而不引入失真。
在选择和设计功率放大器时,需要考虑许多因素,包括输出功率、频率范围、电源要求、输出阻抗、输入和输出保护电路等。
不同的应用领域和要求可能需要不同类型的功率放大器。
下面介绍几种常见的功率放大器类型:1.A类功率放大器:A类功率放大器是一种基本的功率放大器,具有简单的电路结构和低成本。
然而,A类功率放大器的效率相对较低,并且会引入较大的功率失真。
2.AB类功率放大器:AB类功率放大器是在A类功率放大器基础上作出改进的一种类型。
它结合了A类功率放大器的简单性和低成本,同时提高了效率和线性度。
3.D类功率放大器:D类功率放大器是一种高效率的功率放大器,适用于需要低功耗和高输出功率的应用。
D类功率放大器使用脉冲宽度调制(PWM)技术,能够在高频率上工作。
功率放大器常见的分类
功率放大器常见的分类功率放大器是一种将信号电平增大的电路,用于驱动负载,例如扬声器、电动机等等。
功率放大器的主要作用是将信号源的信号放大,增加输出信号的驱动能力,使输出的信号可以更好地驱动负载。
根据放大器的使用场景和应用需求的不同,功率放大器可以分为以下几种分类。
分类一:按照功率级别分类根据功率级别的高低,功率放大器可以分为很多不同的类别。
1.低功率放大器低功率放大器通常是指功率在几百mW到几个W之间的放大器。
它们广泛应用于小型电子设备,例如智能手机、平板电脑、MP3播放器等等。
2.中功率放大器中功率放大器的功率级别在几个W到几十W之间,这种放大器通常用于家庭音响系统、汽车音响系统、电视机等等。
3.高功率放大器高功率放大器的功率级别在几十W到几千W之间,这种放大器通常用于专业音响系统、舞台音响系统、演唱会音响系统等等。
分类二:按照工作方式分类1.甲类功率放大器甲类功率放大器是一种比较常见的功率放大器类型,它的输出电流波形与输入信号波形完全相同,但输出电流只在输入信号的正半周或负半周上进行放大。
甲类功率放大器的效率一般比较低。
2.乙类功率放大器乙类功率放大器在正、负半周都有放大,但是在输入的小信号范围内,乙类功率放大器会自动关闭,以减小功耗和热损失。
乙类功率放大器的效率比甲类功率放大器高很多。
3.甲乙混合类功率放大器甲乙混合类功率放大器是甲类功率放大器和乙类功率放大器的组合,它既能够输出高保真度的信号,同时又具有高的效率。
甲乙混合类功率放大器通常是高端音响设备中的重要组成部分。
分类三:按照管路技术分类1.BJT功率放大器BJT功率放大器是基于双极型晶体管的电路,其结构简单,价格较便宜,在各种电气设备中被广泛应用。
但该种功率放大器效率较低,不太适合高功率的应用场景。
2.MOSFET功率放大器MOSFET功率放大器是比较流行的一种功率放大器,它基于金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)实现电路放大功能。
功率放大电路公式
功率放大电路公式
功率放大器,也就是我们平时常说的功放,功放是人民日常生活中最常见的电子元器件之一,如扬声器、音箱等,功率放大器在整个设备中的作用是举足轻重,在某种程度上决定着整个输出系统的音质输出。
那么本文将介绍功率放大器的作用、常用公式和类型。
1、功率放大器的作用
供给负载足够大的信号功率。
2、功率放大器的常用公式
功率放大器的效率是指定义为负载得到的信号功率P0与电源供给的直流功率PDC之比,即:η=P0/PDC
输出功率P0:输出电压与输出电流的有效值之积,即
P0=U0I0=UomIom/2;
电源供给的直流功率PDC:电源电压与流过电源的平均电流之积,即:PDC=2(Vcc*Iom)/π
3、功率放大器的分类
①功率放大器按工作方式来分类:
甲类放大:信号的整个周期内都有集电极电流通过三极管,甲类放大由于管子始终导通,静态工作点比较适中,因此失真很小;但随之带来的是耗电多、效率低,在理想情况下效率仅为50%。
一类放大:在输入信号的半个周期内有集电极电流通过三极管,一类放大由于罐子只有半个周期内导通,而在内半个周期内Ic=0,因此耗电少,效率高,在理想情况下效率可达78.5%。
②功率放大器按电路形式来分类:
主要有单管功率放大器、变压器耦合功率放大器和互补推挽功率放大器。
功率放大器概述
到的功率、功率管消耗的功率。静态时:PE=0,有信号
输入时:
PE
2VCC Uom
RL
最大功率:
PE
2VCC 2
RL
一般情形下电路的效率:
Uom
4VCC
理想情况下的效率:
78.5% 4
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8
4)功率管的选择 由以上分析可知,在负载匹配的条件下,增大输入信号或者提高电源
的非线性失真尽量小。 (4)功放管的散热问题。在功率放大器中,有相当大的功率消
耗在功放管的集电结上,使功放管的结温和管壳温度升高,为 了使功放管输出足够的功率,采取措施使功放管有效地散热是 必要的。
2
2. 功率放大电路的分类
功率放大电路的常见分类方式有:
(1)按处理信号的频率分类:低频功放(涉及音频范围,从 几十Hz到几十kHz)和高频功放(射频范围,从几百kHz——几
UoIo
U om 2
U om 1 U om 2 2RL 2 RL
当Uom=VCC,即忽略UCES时,可获得最大功率:
Po max
1
U
2 cem
2 RL
VCC 2 2RL
每管最大管耗和电路的最大输出功率具有的关系是:
PT max
VCC 2
2RL
0.2PO
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7
直流电源提供的功率:直流电源提供的功率包括负载得
周期,电容C通过VT2放电的同时输出负半周放大信号。
大容量的电容器C除了是交流信号的耦合电容外,还是功放管VT2的供
周信号将在负载电阻RL上合成一个完整的输出信号
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OCL电路原理示意图
6
3)OCL 电路的输出功率及效率
功率放大器ppt课件13页PPT
E类放大器 G类放大器
4.发展历程
1948年Shockly、Bardeen和Brittain 等人发明双极晶体管(BJT),从那时起, 对它进行了持续不断的研究和改进,BJT 是目前应用最广泛的半导体器件之一。
1952年提出了结型场效应管(JFET),随后砷 化镓肖特基势垒场效应管(GaAs FET)应运而 生。
3.功率放大器的类型
A类 当效率不是最重要的时候,绝大多数小信号线 性放大器就设计成A类,即输出级元件总是处 于导通区。A类放大器一般比其它类型线性度 更好,也较为简单,但效率非常低。理论值不 超过50%。
A类放大器
B类与AB类 在B类中,有两个组输出器件分别放大正负 半周,每一个都精确地在输入信号的180度 或半周期时交互导通。AB类放大器在A类 与B类的一种折衷,它改善了小信号输出的 线性度,具有较高的效率,通常用于低频 放大器中。或者也用于其它线性度和效率 都很重要的设计。
70年代以后,GaAs单晶及其外延技术获得突 破,砷化镓金属半导体场效应晶体管(GaAs MESFET)研制成功。GaAs MESFET微波固 态功率放大器具有高频率、低噪声、大功率 等一系列优点。现有的功率GaAs MESFET 在s波段单管可产生80W的射频输出功率,其 功率附加效率(PAE)口达40%,在Ka波段功 率输出有1W,而功率附加效率约为20%
功率放大器
Power Amplifier
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.功率放大器的定义
在给定失真率条件下,能产生最大功率输出 以驱动某一负载的放大器。功率放大器的 作用是放大来自前放大器的信号,产生足 够的不失真输出功率 。
功率放大器在发射机中的位置
2.功率放大器的现状与用途
功率放大器工作原理
功率放大器工作原理功率放大器是一种电子设备,用于将低功率电信号放大为高功率输出。
它在许多领域中被广泛应用,例如音频放大器、射频放大器、雷达系统和通信系统等。
本文将介绍功率放大器的工作原理和常见的工作模式。
一、功率放大器的基本原理功率放大器是由输入级、驱动级和输出级等组成的放大器电路。
其中输入级负责接收输入信号并将其放大到合适的幅度,驱动级负责进一步放大信号并将其传递给输出级,输出级负责将信号放大到所需的输出功率。
在功率放大器中,通常会使用晶体管、真空管或功率放大模块等作为放大元件。
这些元件能够提供放大信号所需的电流和电压增益,从而实现信号的放大过程。
二、功率放大器的工作模式功率放大器可以运行在不同的工作模式下,常见的有A类、AB类、B类和C类等。
下面将介绍每种工作模式的特点和应用领域。
1. A类功率放大器A类功率放大器具有线性放大特性,能够输出精确复制输入信号的放大信号。
在A类功率放大器中,放大元件始终处于导通状态,因此具有较高的谐波失真,效率较低。
A类功率放大器广泛应用于音频放大器和对放大精度要求较高的应用中。
2. AB类功率放大器AB类功率放大器综合了A类与B类功率放大器的特点,既能提供较高的放大效率,又能保持较低的谐波失真。
在AB类功率放大器中,放大元件在无输入信号时处于截止状态,只有在接收到输入信号时才导通。
AB类功率放大器广泛应用于音频放大器和通信系统中。
3. B类功率放大器B类功率放大器只在输入信号的半个周期内进行放大,另一半周期则关断,因此具有较高的效率。
在B类功率放大器中,通常使用两个互补型放大元件,一个负责放大正半周信号,另一个负责放大负半周信号。
B类功率放大器常应用于音频放大器、扬声器系统等。
4. C类功率放大器C类功率放大器只在输入信号为正弦波的峰值时进行放大,其他时间段则关断。
与B类功率放大器相比,C类功率放大器具有更高的效率和更小的失真。
C类功率放大器广泛应用于射频放大器、无线通信系统等。
《功率放大》课件
非线性失真的测量
非线性失真的抑制
通过优化电路设计、选择合适的元件 和采取有效的反馈措施等可以抑制非 线性失真。
非线性失真可以通过测量谐波失真系 数、互调失真系数等指标来评估。
频率响应
频率响应的定义
01
频率响应是指功率放大器在不同频率下的输出功率的变化情况
。
频率响应的测量
02
在标准测试条件下,使用合适的测试设备对功率放大器的频率
功率放大器的分类
总结词
功率放大器可以根据不同的分类标准进行分类,如按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等。
详细描述
根据不同的分类标准,功率放大器可以分为多种类型。按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等; 按用途可分为通用型和专用型;按电路结构可分为分立式和集成式。不同类型的功率放大器具有不同的特点和应 用范围。
无线通信系统
移动通信基站
在无线通信系统中,功率放大器用于 放大信号,确保信号覆盖范围和通信 质量。
卫星ห้องสมุดไป่ตู้信
卫星通信系统中的功率放大器用于将 信号放大并发送到卫星上,实现远距 离通信。
雷达与声呐系统
雷达
雷达系统中的功率放大器用于放大发射信号,提高探测距离和精度。
声呐
在声呐系统中,功率放大器用于放大声音信号,提高水下探测的灵敏度和距离。
03
功率放大器的主要 参数
输出功率
输出功率
指功率放大器输出的最大 功率,通常以瓦特(W) 为单位表示。
输出功率的测量
在标准测试条件下,使用 合适的测试设备对功率放 大器的输出功率进行测量 。
输出功率的调整
根据实际需要,可以通过 调节音量控制或输入信号 的大小来调整功率放大器 的输出功率。
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VCC
T1
Po
PD
PC
η
解:
(1) 电路最大输出功率为:
Po max
1 VCC = 2 RL
2
+ vi
−
T2
RL 8Ω
+ vo
−
1 12 = × = 9W 2 8
2
− VCC
此时电源供给的功率为: 2(VCC ) 2 12 2 PD = = =11 .46 W πRL 4π 两管的管耗为:
PC = PD − Pom = 11.46 − 9 = 2.46W
VBE 4 VBE 2 V BE 3
VCE 4
T2
VBE 4 = ( R1 + R2 ) R2
R1
B T1 vi
−VCC
T3
RL
vo
这样只要调节电阻R1、R2的比值, 就可以改变T2、T3的偏压值。这在 集成电路中是经常用到的。
三、达林顿管
(1 + β1 )ib ib
T1
β1ib
T2
β = β1β 2
+ VCC T1 +
V vi + CC 2
+ T2 RL vo −
−
(1)POM=0.25W;PD=0.382W;η=65.4% (2)PO=0.16W;PD=0.306W;η=52.3%
作业:
8.2.1 8.2.3
8.3 甲乙类功率放大器电路
一、交叉失真
当输入信号|vi|小于三极管的门坎电压, T1、T2均截止,负载电阻上既无电流也无 电压,输出波形在正负半周交界处产生非 线性失真,称为交叉失真。
因为功率放大器是在大信号状态下工作,所以我们不能用小信号等 效电路来分析电路,只能采用图解法。
1、静态分析
I BQ
RB 2 VCC − VBEQ R + RB 2 = B1 ( β + 1) RE
iC
RB1
+ VCC
iB = I BQ
VCEQ = VCC − I EQ RE ≈ VCC
RB 2
VCC
功率 三角 形
ξ=
VCC
:集电极电压利用系数
(2) 最大输出功率
当Vcm = VCC − VCES ≈ VCC时,输出功率最大:
2 1 VCC ξ = 1 PO max = 2 R L & ≈ 1,所以有 V ≈ V ≈ V 由于射极输出器 A V im cm CC
讨论:
RL过小,可 以获得大输 出电流,但 输出电压小 RL过大,可 以获得大输 出电压,但 输出电流小 • 为了获得最大输出功率,应适当选择负载电阻RL, 必要时输出端可接变压器以实现阻抗匹配。
主要内容:
1 2 功率放大的特点和分析方法 甲类功率放大电路
3△ 乙类互补功率放大电路 4△ 甲乙类互补功率放大电路
概述
一、特点:
1、功放管处于大信号工作状态,甚至接近极限运用状态, 因此对电路的分析应采用图解法; 2、要求输出功率尽可能大;效率要求高
负载得到的有用信号功 率 效率 = 电源供给的直流功率
iC1
vi
−VCC
VCES −V CC
VCC vCE1
ic
I cm
VCC RL
RL
π
ωt
VCES
ic2
vCE 2
π
2π
I cm
io
I om
V − CC RL
π
2π
Vcm
vo
ωt
Vcm
Vom Vcm
ωt
3、参数计算
(1) 输出功率 Vom I om Po = Vo I o = 2 2 1 = I omVom 2
RE
2VCC
vCE
2、动态分析
过Q点作交流负载线
输出功率:
1 V I Po = Vo I o = cm cm = Vcm I cm 2 2 2
iC
2 I CQ
最大输出功率:
最大时,Q点为交流负载线的中点
I cm
I CQ
VCC
iB = I BQ
2VCC
PoMax
1 1V = I CQVCC = 2 R 2
静态时没有电流流过负载
动态分析
+VCC
IR
假如信号vi后:
v A = vB
功率放大级的两个推挽管的输入信号完全相同
VBE 2
当输入信号处于负半周时:
RL v o
vi
V BE 3
ωt
vi
−VCC
T2管导通,T3管截止 正半周时: T3管导通,T2管截止
−
+VCC
1 RL
I cm
IR
iC 1
I CQ1
PC = 8.14 − 4.54 = 3.6W Po η= = 55.8% PD
例:功率放大电路如图所示,已知V
CC=12V,两个三极管的饱和管压降相等,
均为VCES=1V,负载RL=50Ω,vi为正弦信号。 (1)求最大不失真输出时,电路的最大输出功率POM、电源提供的功率及效率η ; (2)当vi=4sinωt(mV)时,求电路的输出功率PO、电源提供的功率及效率η。
vi
iL
RL
VCEQ 1 = VCC VCEQ 2 = −VCC
−VCC
2、动态分析:
VCC RL − 1 RL
v CE
I cm
vi
ωt
−2VCC
π
2π
ωt
π
VCC 2VCC vCE1
2π
ωt
Vcm−V
iC 2
vCEπ 2
vo
Vcm
CC
2π ωt
0 π
ωt
2π
−
1 RL
−
VCC RL
+VCC
2、动态分析:
最高效率为:
ξ = 1 ηmax
π = = 78.5% 4
4、选择功放管
(1) 最大管耗和最大输出功率的关系
2 ξ2 ξ2 1 2 VCC 2 PC 1 = ( PD − Po ) = ( ξ − ) = PoMax ( ξ − ) π 2 2 2 2 RL π 2 对 ξ 求导 dPC 1 = 0 得: 2 − ξ = 0 ξ = = 0.636 dξ π π
PD
Po max = PD
三、分类
按照晶体管在信号的一个周期内导通情况分类 1、甲类功放: 在一个信号周期内都有电流流 过晶体管 o 管子的导通角为360 静态电流大于0,管耗大,效率低<50% 2、乙类功放: 管子只有半个周期内导通 o 管子的导通角为180 静态电流等于0,效率高<78.5% 3、甲乙类功放: 管子的导通时间大于半个周期但是小于一 个周期,比半个周期稍多些 4、丙类功放:管子导通时间小于半个周期
vi +
VCC v i = 0时,V A = , I CQ 1 = I CQ 2 , i L = 0 2
当输入信号处于正半周时:
+V
−
CC
2
T2
RL
+ vo
−
T1管导通,T2管截止,负载有电流, 且同时向电容C充电
负半周时:
T2管导通,T1管截止,已充电的电 容C通过负载放电 条件:时间常数RLC要足够大
C
CQ
CQ
iB = I BQ
2VCC
CC
vCE
最高效率为: ηmax
PO max = PD
1 I CQVCC = 2 I CQVCC
= 50%
Vcm
iC
3、选择功放管
I CM
1 PO max < PCM 2 PO max < 1 I CMVBRCEO 8
I CM > 2 I CQ VBRCEO > 2VCC PCM > I CQVCC
等效于一个PNP管
β1ib ib (1 + β1 )ib
等效于一个NPN管
β 2 (1 + β1 )ib
V BE 3
vi
−VCC
2、工作原理
+VCC
IR
静态时:
VBE 2 + VBE 3 = VBE 4 + VBE 5 > 0
VBE 2
∴ | I BQ 2 |=| I BQ 3 |> 0
RL v o
C
V BE 3
| I CQ 2 |=| I CQ 3 |> 0
vi
−VCC
VC = 0 iL = 0 vo = 0
2 CC ' L
vCE
Vcm
(忽略晶体管输出特性的饱和压降)
电源供给的功率PD:
静态时
PD = I CQVCC
1 2π 动态时 PD = VCC ( I CQ + I cm sin ωt )dωt ∫ 2π 0 i = I CQVCC 2I 1 I cm 效率: I V I cm cm PO η= = 2 I CQVCC PD V
效率为:
Pom 9 η= = = 78.5% PD 11.46
(2)因为: 所以:
Pom
2 VCC = 2 RL
VCC = 2 RL Pom = 2 × 8 × 36V = 24V
(3)
Vom Vim 6 2 ξ= = = = 0.71 VCC VCC 12
Po = ξ Pom = 4.54W
2
4 PD = ξPo max = 8.14W π
3、要求非线性失真小 4、管子的散热和保护问题不可忽视。
二、功率放大器的指标