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AV 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Vi的相位关系反相同相同相最大电流增益AiA 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 be1+β输出电阻Ro ≈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Us 通过电阻Rs给BJT的发射极提供正偏电压，并产生基极直流电流Ib (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RC，并与Ui和Rb配合，给集电极提供反偏电压，使BJT工作于放大状态。

电阻Rc 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Vi =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Ib 、I C 、Vbe、Vce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Rb1、Rb2的阻值大小选择适当，能满足I1>>IBQ,使I2=I1时，可认为基极直流电位基本上为一固定值，即VBQ =Rb2Vcc/(Rb1+Rb2),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ICQ (=IEQ)增加时，发射极直流电位VEQ(=IEQRe)也增加。

由于基极电位VBQ基本不变，此外外加在发射结上的电压VBEQ (=VBQ-VEQ)将自动减少，使IEQ跟着减少，结果抑制了ICQ的增加，使ICQ 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ICQ 的变化，通过电阻Re取样反过来控制VBEQ,使IEQ、ICQ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I1>=IBQ的条件下有VBQ=Rb2*Vcc/(Bb1+Rb2)集电极电流 ICQ =IEQ=(VBQ-VBEQ)/Re=VBQ/Re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，ICQ基本不变。

基极电流 IBQ =ICQ/β集电极-射极电压 VCEQ =Vcc-ICQ(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 =-βibRl’(式中Rl’||Rl) Vi=Ibrbe+(1+β)IbRe所以Av =V/Vi=-βRL’/[rbe+(1+β)Re]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Vi 在BJT的基极，输出电压V0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，Re 越大，Av下降越多。

为了解决这个矛盾，通常在Re 两端并联一只大容量的电容Ce（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Re ，便可提高输出电阻，以提高电路的恒流特性。

此时有Av =-βRl'/rbev i =ib[rbe+(1+β)Re],ii=ib+iRb=vi/[rbe+(1+β)Re]+vi/Rb1+vi/Rb2所以Ri =Rb1||Rb2||[rbe+(1+β)Re]在集极回路和集电极回路里，根据KVL可得I b (rbe+Rs’)+(ib+ic)Re=0(Rs’=Rs||Rb)V t -(ic-βib)rce-(ib+ic)Re=0由前式得 ib =-Reic/(rbe+Rs’+Re)则有Ro =vt/it=vt/(ic+iRc)=R0’||Rc通常R0’>>Rc，R=Rc.二．共集电极放大电路共集组态放大电路没有电压放大作用，只有电流放大作用，属于同相放大电路，是三种组态中输入电阻最大、输出电阻最小的电路，具有电压跟随的特点，频率特性较好。

常用于做电压放大电路的输入级、输出级和缓冲级。

静态分析由图可知，由于电阻Re 对静态工作点的自动调节作用，该电路的Q点基本稳定。

由直流通路可得Ibq =(VCC-Vbeq)/[Rb+(1+β)Re]I eq =Icq=βIbqVceq=VCC-IeqR动态分析根据电压增益Av、输入电阻Ri的定义，则有A v =v/vi=(1+β)ibRl’/{ib[rbe+(1+βRl’)]}=(1+β)RL‘/[rbe+(1+β)Rl’]式中Rl =Re||RL。

则共集电极放大电路的电压增益Av<1,没有电压放大作用。

输出电压vi和输入电压vi相位相同。

当由小信号模型可得输出电阻R0=Re||[(Rs’+rbe)/（1+β）]上式说明，射极电压跟随器的输出电阻Re 与电阻(Rs’+rbe)/(1+β)两部分并联组成，这后一部分是基极回路（Rs +rbe）折合到射极回路式的等效电阻。

通常有R e >>(Rs+rbe)/(1+β)所以 R0=（Rs+rbe）/(1+β)由R0的表达式可知，射极电压跟随器的输出电阻与信号源内阻Rs或前一级放大电路的输出电阻有关。

由于通常情况下信号源内阻Rs 很小，且R s’<Rs,rbe一般在几百欧至几千欧，而β值较大，所以共集电极放大电路。

为降低输出电阻。

可选用β值较大的BJT。

（1+β）Rl’>>rbe时，A=1，即输出电压v与输入电压vi大小接近相等，因此共集电极放大电路又称为射极电压跟随器。

三.共基极放大电路共基组态放大电路没有电流放大，只有电压放大作用，且具有电流跟随作用，输入电阻最小，电压放大倍数、输出电阻与共射组态相当，属同相放大电路。

常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合。

是三种电路中高频特性最好的。

静态分析上图的直流通路与基极分压式射极偏置电路的直流通路是一样的，因而Q点的求法是一样的。

2．动态分析(1)电压增益V 0=-βibRl’vi=-ibrbe于是AV =v/vi=βRl’/rbe式中Rl’=Rc||Rl则只要电路参数选择适当，共基极放大电路也是具有电压放大作用，而且输出电压和输入电压相位相同。

(2)输入电阻RiI i =ire-ie=ire-(1+β)ibire=vi/Reib=-v i /rbe所以Ri=vi/ii=Re||[rbe/(1+β)]则共基极放大电路的输入电阻远小于共射极放大电路的输入电阻。

(3)输出电阻R由上图可得共基极放大电路的输出电阻为R o =Rc由上式可得共基极放大电路的输出电阻与共射极放大电路的输出电阻相同，近似等于集电极电阻。