功率放大器原理功率放大器原理图
第8章 功率放大电路
7.1 概述 *7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时,又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级,主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 (OTL--无输出变压器电路) 当在电路中采用单电源供电 时,可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中,功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称, E点电位为 1 VCC ,负载中没有电流。
2
① vi正半周,T1导通,T2截止,io=iC1,负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点:
(1)大信号工作状态
为输出足够大的功率,功放管的动态工作范围很大,功放管中的电 压、电流信号都是大信号,一般以不超过功放管的极限参数为限度。
(2)非线性失真问题
输出功率越大,电压和电流的幅度就越大,信号的非线性失真就越 严重,如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路(OCL电路) (4)管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式(7-3-7)得,T1、T2消耗功率的极限值为:
功率放大电路(基本放大电路)
IC Q
ICQ
UCE
IB
ib t ic
IC Q
t
ib t
ui
t
UBE
uCE怎么变化
UCE
假设uBE有一微小的变化
(2-25)
IC
ic
t
uCE的变化沿一 条直线
UCE u 相位如何 ce
uce t
uce与ui反相!
(2-26)
各点波形
iC
+EC
RC RB C1 iB
ui
t iB ui t
结正偏,并提 供适当的静态 工作点。
(2-16)
+EC RC C1 T RB EB
集电极电源, 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
C2
(2-17)
+EC RC
C1 T RB EB C2
集电极电阻, 将变化的电流 转变为变化的 电压。
(2-18)
耦合电容:
电解电容,有极性。 大小为10mF~50mF
返回
(2-49)
图2.3.5 利用图解法求解静态工作点 和电压放大倍数
返回
(2-50)
2.3.4 动态分析
一、三极管的微变等效电路
1. 输入回路 iB iB uBE uBE 当信号很小时,将输入特性 在小范围内近似线性。
u BE ube rbe iB ib
对输入的小交流信号而言, 三极管相当于电阻rbe。
c
rce很大, 一般忽略。
e
(2-53)
二、放大电路的微变等效电路
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: uo ui RB
RC
RL
ii
ib
几种常见的放大电路原理图解
几种常见的放大电路原理图解展开全文能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开,然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点:一是有静态和动态两种工作状态,所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈,这种反馈有时在本级内,有时是从后级反馈到前级,所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路:低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫~ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
( 1 )共发射极放大电路图 1 ( a )是共发射极放大电路。
C1 是输入电容, C2 是输出电容,三极管 VT 就是起放大作用的器件, RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。
1 、 3 端是输入, 2 、 3 端是输出。
3 端是公共点,通常是接地的,也称“地”端。
静态时的直流通路见图1 ( b ),动态时交流通路见图 1 ( c )。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多,输出电压的相位和输入电压是相反的,性能不够稳定,可用于一般场合。
( 2 )分压式偏置共发射极放大电路图 2 比图 1 多用 3 个元件。
基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的,所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻 RE 和电容 CE , CE 称交流旁路电容,对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。
功率放大器的基本结构和工作原理
功率放大器的基本结构和工作原理功率放大器的基本结构和工作原理扩音机是一种对声音信号进行放大的电子设备,其基本结构如图5-1所示,常分为前置放大器(简称前级)和功率放大器(简称后级)两大部分。
前置放大器通常由输人选择与均衡放大电路、等响音量控制电路、音调控制电路等组成,而功率放大器常由功率放大电路和扬声器保护电路组成。
扩音机工作时,输人选择电路主要对收音调谐器、录音座、CD唱机和Av辅助输入等信号源的信号进行选择切换控制,得出所需的信号输入,输入后的信号经均衡放大电路进行频率特性的校正和放大,使输入信号的频率特性变得较为平坦,同时使各种信号源输入的信号电平基本趋于一致,避免在转换不同的信号源时,声音响度出现较大的变化,影响使用效果。
均衡放大后的信号则由等响音量控制电路控制信号的强弱,从而调节音量的大小。
等响控制的目的主要是在音量较小时提升高、低频信号成分,以补偿人耳听觉的不足,在低响度时得到较丰满的声音信号。
而音调控制电路则主要是根据个人的喜好调节电路的频率特性,适当提升或衰减声音中的高、低频成分,以满足听音者的需求。
经前置放大器放大处理后的信号被送人功率放大器进行功率放大,以推动扬声器重放出声音。
扩音机中为了保护扬声器免受电路冲击电流的干扰,或在电路出现故障时烧毁扬声器,常在功率放大器中加入扬声器保护电路。
在高保真的音响设备中,扩音机常有两种组合结构形式,一种是把前置放大器和功率放大器组合在一起,称作合并式扩音机,这种形式把“前置”和“功放”合并在一起,这时由于小信号电压放大的前置级和大信号电流放大的功率放大在电性能上不能互相兼顾,因而不能使扩音机达到最佳的工作状态,特别是前、后级的电源馈电,电源变压器的电磁干扰,印制电路板的走线排列,共用地线的走向等方面总会存在一定的相互干扰,影响整机性能的提高。
另一形式是在设计制造上把前置放大器和功率放大器彻底分开,分别使用独立电源,单独的机壳,使前、后级之间互不干扰,形成前、后级分体式的结构,在使用时再把它们用信号传输线连接起来,这种分体式结构的扩音机可获得极高的性能指标。
功率放大电路
Q O
uCE
Ucem
8.1功放 一般问题
8.1
功率放大电路的一般问题
(3)甲乙类工作 状态。它是介于甲 类和乙类之间的工 作状态, 即发射结 处于正向运用的时 间超过半个周期, 但小于一个周期, 即导通角θ 大于 180°小于360°, 甲乙类工作状态又 称为AB类工作状态。
8.2 乙类功放
提高效率
3.
减小失真
管子的保护
提高效率的途径 降低静态功耗,即减小静态电流。
4.2 8.1功放 MOSFET 一般问题
8.1
功率放大电路的一般问题
3.
功率放大器的分类
功率放大器根据功放管导通时间的长短(或集电极电流流通 时间的长短或导通角的大小), 分为以下3种工作状态: (1)甲类工作状 态。甲类工作状态 下,在整个周期内 晶体管的发射结都 处于正向运用, 集 电极电流始终是流 通的, 即导通角θ 等于360°, 甲类 工作状态又称为A 类工作状态。
+UCC
Rc V1 Rb R1 VD1 VD2 V2 ui V5 -UEE V4 V3
准互补对称电路
8.3 甲乙类 功放
8.3.2
静态偏置
甲乙类单电源互补对称电路
1.
调整R1、R2 阻值的大小,可使
1 VK VCC 2
此时电容上电压
1 VC VCC 2
2.
动态工作情况
K点电位受到限制
此电路存在的问题:
8.3 甲乙类 功放
8.3.1
c +
甲乙类双电源互补对称电路
c Ic
c+Βιβλιοθήκη b- Ic b Ib Ie
c
-
b b
Ib Ie e - (a) e -
功率放大电路
授课教师:徐升鹏
项目:功率电路制作
2020/5/16
2
第五章 功率放大电路
§ 5.1 功率放大电路的一般问题 § 5.3 乙类双电源互补对称功放电路 § 5.4 甲乙类互补对称功放电路 § 5.5 集成功率放大器
引言
多级放大电路:
几级放大电路的串联构成的电路
多极放大电路中,输出的信号往往需要送到 负载,去驱动一定的装置,或驱动执行装置, 通常采用的就是功率放大电路。
引言
本章的主要内容就是由晶体管BJT组成的 功率放大电路。
前面所讨论的放大电路主要用于增强电压 幅度或电流幅度,因而相应地称为电压放大 电路或电流放大电路。强调的是不同的输出量。
2020/5/16
5
§ 5.1 功率放大电路的一般问题
功率放大器的作用: 用作放大电路的输出级, 以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动 作、 仪表指针偏转等。
T2 RL
-VCC
甲乙类双电源互补对称功放电路OCL
1.克服交越失真的措施:
+VCC
电路中增加 R1、D1、D2、R2
R1
T1
支路
D1
静态时: T1、T2两管发射 结电位分别为二极管
D1、 D2的正向导通压 降,致使两管均处于
微弱导通状态.
vi D2 R2
VL iL T2 RL
在负载上静态时电流为零,电压为零。 -VCC
集成功放LM384: 生产厂家:美国半导体器件公司 电路形式:单电源 输出功率:8负载上可得到5W功率 电源电压:最大为28V
集成功放 LM384管脚说明:
14 -- 电源端( Vcc)
3、4、5、7 -- 接地端( GND) 10、11、12 -- 接地端(GND)
音频功率放大器原理图
上图为一音频功率放大器原理图,要求:
计算及问答题:
1、阅读LM324以及TDA2030手册,请问,LM324单电源供电时,允许的最大电压是多少?TDA2030接8欧电阻时,输出的最大功率能达到多少?
答:LM324单电源供电时,允许的最大电压是32v;
TDA2030接8欧电阻时,输出的最大功率能达到18w。
1、计算图中LM324、OP07、TDA2030的放大倍数
LM324放大倍数7.5;
OP07放大倍数0;
TDA2030放大倍数53。
4、op07构成电压跟随器,有何作用?
隔离前后级防止干扰,放大电流。
5、电容C5、C
6、C
7、C8的作用?
电源滤波。
6、电容C2、C3、C4的作用?
隔离电路中的直流分量。
7、二极管D1、D2的作用?
整流二极管。
仿真题:
1、用multisim画出系统仿真图
2、测试整机的放大倍数
V:400
3、测试整机的频带范围。
功率放大器原理及电路图PPT课件
uA=(EC-UCES1) 。
ωt
VT2 ub2
ic2
RL uL
ui负半周时VT2管饱和导通,VT1管截止。VT2管的直流电源由电容C上充 的电尽荷管供每给管,饱u和A=导U通CE时S2的≈0电流很大,但相应的管压降很小,这样,每管的管 耗就很小,放大器的效率也就很高
uA近似为矩形波电压,幅值为(EC-2UCES)。若L、C和RL串联谐振回路调谐 在输入信号的角频率ω上,且回路的Q值足够高,则通过回路的电流ic1或ic2是角频 率为ω的余弦波,RL上可得相对输入信号不失真的输出功率。
0.5fβ fβ 0.2fT fT
第15页/共56页
1 高频功率放大器的动态特性
1、 放大区动态特性方程 当放大器工作在谐振状态时,其外部电路电压方程为:
若设: ub Ubm cost
ic
由上两式消除cos t 可得:
uBE
U BB
Ubm
EC uce U cm
又利用晶体管的内部特性关系式(折线方程):
Icmax
ic
ic1
ic2 ic3
Ico
ωt
θc
θc
其中各系数分别为:
1
I co 2
icd (t )
I cmax
sinc c cosc ) 1 cosc
I cmax 0
c
1
I cm1 2
c c
ic
costd(t )
1
I cmax (
c
sin c cos c 1 cos c
(4)不能用线性模型电路分析,一般采用图解法分析和折线法
第1页/共56页
功率放大器按工作状态分类:
A(甲)类:导通角为 180o
功率放大电路
i
+VCC
T ic1 1
u
o
ui > 0V ui 0V
T ic2
-
R
L
2
VCC
T1、T2两个管子交替工作,在负载上得到完整的正弦波。
当输入信号处于正半周时,且 幅度远大于三极管的开启电压,此 时NPN型三极管导电,有电流通过 负载RL,按图中方向由上到下,与 假设正方向相同。 当输入信号为负半周时,且幅度远 大于三极管的开启电压,此时PNP型三 极管导电,有电流通过负 载RL,按图中 方向由下到上,与假设正方向相反。于 是两个三极管一个正半周,一个负半周 轮流导电,在负载上将正半周和负半周 合成在一起,得到一个完整的不失真波 形。
二、复合管互补功率放大电路
1、复合管 (P123) 推动管
IB IC1
输出管
IC
IC2
IE1 =IB2
IE
I C I C 1 I C 2 1 I B 1 2 I B 2 1 I B 1 2 I E 1
1 I B 1 2 ( 1 1 ) I B 1 ( 1 2 1 2 ) I B 1 1 2 I B1
• 静态功率大,效率低
9.3 乙类功率放大器
一、电路组成
+Vcc
RB C1
+ Rs us c + b e RE T + C2 + uo R L _
+
-
ui _
+Vcc
RB + ui EB
c
b
e RE
T + uo R L _ +Vcc
功率放大电路
单边失真的正弦波
不失真的正弦波
半 波
§6-3 乙类推挽功率放大电路
教学目标: 1、了解乙类推挽功率放大电路组成
2、理解并掌握乙类推挽功率放大电路工作原理
3、理解电路存在的问题及解决办法
一、电路构成
T1 、T2 :输入、输出变压器 V1 、V2 :功放管
二、工作原理
1、无信号输入时: V1、V2截止,处于乙类状态。
3、 OCL功率放大电路存在的问题及解决办法。
教学目标:
1、掌握OCL电路组成 2、理解并掌握OCL电路工作原理
3、OCL电路存在的问题及解决的办法
(二)OCL电路
中点电压为UA=0 1、无信号输入时:
V1、V2处于乙类状态 2、有信号输入时:
(1)ui 正半周: 瞬时极性基极为正,发射极为负
V1导通—— 形成ic1(逆时针) —— RL左正右负
3、总结:iC1与iC2流经RL方向相反,RL可获得较
完整的正弦波。
三、改进电路 (一)电路构成
(二)工作原理
1、无信号输入时:V1、V2截止,处于乙类状态。 2、有信号输入时:
(1)ui 正半周:瞬时极性上正下负
1 —— Uc EC C 充电: V1导通 —— 形成ic1(逆时针) 2
ห้องสมุดไป่ตู้
V2截止 RL上正下负
1 2
电路缺点:效率低 3、管耗PC : PC=PE-Po 最大耗散功率PCM: PCM=PE=ECICQ=2Pom
小
1、变压器的作用
2、计算变压比
结
3、甲类功率放大电路特点及缺点
作
业
1、甲类功放电路中RL=4Ω,RL’=100Ω,ηT=80%,
功率放大器原理功率放大器原理图
功率放大器原理功率放大器原理图要说功率放大器的原理,我们还是先来看看功率放大器的组成:射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其他频道产生干扰。
功率放大器原理高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
在“低频电子线路” 课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360o,适用于小信号低功率放大。
乙类放大器电流的流通角约等于180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。
MOS管功率放大器电路图与原理图文及其解析
MOS管功率放大器电路图与原理图文及其解析放大器电路的分类本文介绍MOS管功率放大器电路图,先来看看放大器电路的分类,按功率放大器电路中晶体管导通时间的不同可分:甲类功率放大器电路、乙类功率放大器电路和丙类功率放大器电路。
甲类功率放大器电路,在信号全范围内均导通,非线性失真小,但输出功率和效率低,因此低频功率放大器电路中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。
功率放大器是根据信号的导通角分为A、B、AB、C和D类,我国亦称为甲、乙、甲乙、丙和丁类。
功率放大器电路的特殊问题(1)放大器电路的功率功率放大器电路的任务是推动负载,因此功率放大电路的重要指标是输出功率,而不是电压放大倍数。
(2)放大器电路的非线形失真功率放大器电路工作在大信号的情况时,非线性失真时必须考虑的问题。
因此,功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析,而只能用图解法进行分析。
(3)放大器电路的效率效率定义为:输出信号功率与直流电源供给频率之比。
放大电路的实质就是能量转换电路,因此它就存在着转换效率。
常用MOS管功率放大器电路图MOS管功率放大器电路图是由电路稳压电源模块、带阻滤波模块、电压放大模块、功率放大模块、AD转换模块以及液晶显示模块组成。
(一)MOS管功率放大器电路图-系统设计电路实现简单,功耗低,性价比很高。
该电路,图1所示是其组成框图。
电路稳压电源模块为系统提供能量;带阻滤波电路要实现50Hz频率点输出功率衰减;电压放大模块采用两级放大来将小信号放大,以便为功率放大提供足够电压;功率放大模块主要提高负载能力;AD转换模块便于单片机信号采集;显示模块则实时显示功率和整机效率。
(二)MOS管功率放大器电路图-硬件电路设计1、带阻滤波电路的设计采用OP07组成的二阶带阻滤波器的阻带范围为40~60 Hz,其电路如图2所示。
带阻滤波器的性能参数有中心频率ω0或f0,带宽BW和品质因数Q。
Q值越高,阻带越窄,陷波效果越好。
2、放大电路的设计电压放大电路可选用两个INA128芯片来对微弱信号进行放大。
功率放大器电路图及其原理
一、O PA300放大电路OPA300放大电路功能说明:通过设定电阻R4=3R3 来设定该放大器的放大倍数为四倍,即Vout=(1+Rf / R) Vin ,将VCA810的输出信号放大到能满足检波需要的信号。
二、高栅负压的电子管功放电路图下图中R3既是前级的直流负载电阻。
又是给后级提供栅负压的偏值电阻。
它适用于栅负压较高的功率管制作的功放电路。
电路比较简单。
电路中两个竹子的灯丝接地端。
应接在各自阴极电阻的下端。
同样要求电源变压器有两个灯丝绕组,功率级与前级的灯丝分别供电。
电路是用6Pl做的实验,虽然栅负压较低,但工作很正常,说明电路是成功的。
同样要注意的是:一定要在插上前级管子后再开电源,否则不能加电。
三、推挽式功率放大级的正偏压电路此电路用EL34管。
在两只功放管阴极电路中串入一只50Ω左右的线绕电位器或半可变线绕电阻,中点接地即可。
调整电位器W使两管的阴极电压平衡、对称,再放音就会有出色的表现。
正偏压的方式也可以用在ABI类自给偏压的推挽式功率放大级中。
四、AD8656双运放芯片组成的接收放大电路使用AD8656双运放芯片组成接收放大电路。
该运放适合+2.7~+5.5 V电源电压供电,是具有低噪声性能的精密双运算放大器。
AD8656型CMOS放大器在满共模电压(VCM)范围内提供250 mV精密失调电压最大值,且在10 kHz处提供低电压噪声谱密度和0.008%的低真,无需外部三极管增益级或多个并行的放大器以减小系统噪声。
通过干电池提供3V单电源供电,接收放大电路如图2所示。
放大电路由AD8656进行两级放大,抵消线圈所感应到的信号电压幅值因距离的增加而产生的衰减,放大所接收到的微弱信号,增加无线传输距离。
系统接收电路经D8656放大后的输出电压输至单片机进行A/D转换,对数据进行编解码,而未采用检波解调电路,可有效简化电路结构。
五、高频信号放大电路的性能比较分析一、高频管(UHF)9018fTl00(MHz)的信号放大电路电视高频头输出的第一中频信号和音频信号通过高频管9018放大后也确有显效。
功率放大器——精选推荐
一、50W甲乙类功率放大器电路原理图电路如下图所示,VT1~VT4组成一、二级差分放大,VT6~VT7构成功率输出管,VT8、VT9提供偏压。
电路的增益由R6、R7控制为30倍左右,整个电路简洁明了,一目了然。
本机的调整非常简单:调整RP1使中点电位为0V;调整PR2,使R13两端电压为0.1V左右。
反复调整几次即可设入使用。
二、200W全对称功放电路原理图在近年来的很多发烧文章中,简洁至上一直是很多发烧友津津乐道的话题。
下面所介绍的正是这样一款电路简洁而效果上佳的完全对称功放电路。
电路原理如图3-49所示。
STK6004C是日本三洋公司制造的一块超大功率厚膜电路、内部有三组大电流图腾柱式输出对,每组耐压都不低于200V,电流不小于15A,灌有导热良好的透明硅凝胶,自带散热且与内部电路缘。
因内部电路十分复杂具部分已固化,本文对其进行改造,取出精华部分成为图3-50的电路,并把它安排在全对称功放的后级。
而第一、二级均采用普通的差分电路,各级都用电阻作负载,其特点是电路简洁、失真小、频响宽、音质佳。
因采用自装的开关电源带有多重保护,故该功放的保护电路特别简单。
电路三、用STK4044制作高保真功放电路原理图如用LM1875、TDA1514等器件制作功放、但最后总是嫌它们功率太小,经不起大动态的考验。
但用一对日本三洋STK4044功放厚模块,则为理想,重新组建自己的“重炮”。
STK4044为单身道功放模块,推荐使用电压为正负5V,极限电压正负70V、静态电流120MA,平均输出功率100W,失真率为0.008%,电路如图3-48所示。
四、STK4040X1制作的HI-FI功放电路原理图本功放电路极为简洁,信噪比高,超低失真度,音色佳,功率容量大性价比高,易制作。
电路原理:STK4040X1是一种优选的HI-FI功放电路,有极佳的电参数:在U=正负42.5V,RL=8欧条件下,额定输出功率不小于70W,最大谐波失真仅为0.008%,典型值为0.003%,3DB频响为20HZ~20KHZ。
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功率放大器原理功率放大器原理
图
要说功率放大器的原理,我们还是先来看看功率放大器的组成:射频功率放大器(RF PA)是各种无线发射机的重要组成部分。
在发射机的前级电路中,调制振荡电路所产生的射频信号功率很小,需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级,获得足够的射频功率以后,才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率,必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
除此之外,输出中的谐波分量还应该尽可能地小,以避免对其他频道产生干扰。
功率放大器原理
高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
在“低频电子线路” 课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360o,适用于小信号低功率放大。
乙类放大器电流的流通角约等于180o;丙类放大器电流的流通角则小于180o。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大,因而不能用于低频功率放大,只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力,回路电流与电压仍然极近于正弦波形,失真很小。
除了以上几种按电流流通角来分类的工作状态外,又有使电子器件工作于开关状态的丁类放大和戊类放大。
丁类放大器的效率比丙类放大器的还高,理论上可达100%,但它的最高工作频率受到开关转换瞬间所产生的器件功耗(集电极耗散功率或阳极耗散功率)的限制。
如果在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬间的功耗尽量减小,则工作频率可以提高。
这就是戊类放大器。
我们已经知道,在低频放大电路中为了获得足够大的低频输出功率,必须采用低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种将直流电源提供的能量转换为交流输出的能量转换器。
高频功率放大器和低频功率放大器的共同特点都是输出功率大和效率高,但二者的工作频率和相对频带宽度却相差很大,决定了他们之间有着本质的区别。
低频功率放大器的工作频率低,但相对频带宽度却很宽。
例如,自20至20000 Hz,高低频率之比达1000倍。
因此它们都是采用无调谐负载,如电阻、变压器等。
高频功率放大器的工作频率高(由几百kHz一直到几百、几千甚至几万MHz),但相对频带很窄。
例如,调幅广播电台(535-1605 kHz的频段范围)的频带宽度为10 kHz,如中心频率取为1000 kHz,则相对频宽只相当于中心频率的百分之一。
中心频率越高,则相对频宽越小。
因此,高频功率放大器一般都采用选频网络作为负载回路。
由于这后一特点,使得这两种放大器所选用的工作状态不同:低频功率放大器可工作于甲类、甲乙类或乙类(限于推挽电路)状态;高频功率放大器则一般都工作于丙类(某些特殊情况可工作于乙类)。
近年来,宽频带发射机的各中间级还广泛采用一种新型的宽带高频功率放大器,它不采用选频网络作为负载回路,而是以频率
响应很宽的传输线作负载。
这样,它可以在很宽的范围内变换工作频率,而不必重新调谐。
综上所述可见,高频功率放大器与低频功率放大器的共同之点是要求输出功率大,效率高;它们的不同之点则是二者的工作频率与相对频宽不同,因而负载网络和工作状态也不同。
高频功率放大器的主要技术指标有:输出功率、效率、功率增益、带宽和谐波抑制度(或信号失真度)等。
这几项指标要求是互相矛盾的,在设计放大器时应根据具体要求,突出一些指标,兼顾其他一些指标。
例如实际中有些电路,防止干扰是主要矛盾,对谐波抑制度要求较高,而对带宽要求可适当降低等。
功率放大器的效率是一个突出的问题,其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。
放大器的工作状态可分为甲类、乙类和丙类等。
为了提高放大器的工作效率,它通常工作在乙类、丙类,即晶体管工作延伸到非线性区域。
但这些工作状态下的放大器的输出电流与输出电压间存在很严重的非线性失真。
低频功率放大器因其信号的频率覆盖系数大,不能采用谐振回路作负载,因此一般工作在甲类状态;采用推挽电路时可以工作在乙类。
高频功率放大器因其信号的频率覆盖系数小,可以采用谐振回路作负载,故通常工作在丙类,通过谐振回路的选频功能,可以滤除放大器集电极电流中的谐波成分,选出基波分量从而基本消除了非线性失真。
所以,高频功率放大器具有比低频功率放大器更高的效率。
高频功率放大器因工作于大信号的非线性状态,不能用线性等效电路分析,工程上普遍采用解析近似分析方法——折线法来分析其工作原理和工作状态。
这种分析方法的物理概念清楚,分析工作状态方便,但计算准确度较低。
以上讨论的各类高频功率放大器中,窄带高频功率放大器:用于提供足够强的以载频为中心的窄带信号功率,或放大窄带已调信号或实现倍频的功能,通常工作于乙类、丙类状态。
宽带高频功率放大器:用于对某些载波信号频率变化范围大得短波,超短波电台的中间各级放大级,以免对不同fc的繁琐调谐。
通常工作于甲类状态。
功率放大器原理图
功率放大器原理图一
功率放大器原理图二
功率放大器原理图三。