论文、功率放大器

功率放大器

功放是功率放大器的简称,在我们的生活中无处不在,比如:我们日常用的音

响就好是一个典型的例子,还有我们的手机内部功率放大器功劳是居功居伟的，磁轴承、电力系统混合仿真等方面都有他的位子。

人们为了从一个很小的功率得到一个仅仅是振幅变的很大的电流，因此功率功率放大器在世人眼中出现了，如音响是一个典型大例子，我们就拿音响来做代表。

手机，音响，MP3，电脑，电视，生活中功放无处不在

一、功放有着怎样的历史

1、早期的晶体管功放

半导体技术的进步使晶体管放大器向前迈进了一大步。自从有了晶体管，人们就开始用它制造功率放大器。

早期的放大器几乎全用锗管来制作，但由于锗管工艺上的一些原因，使得放大器中所用的晶体管，尤其是功放管性能指标不易做得很高，这样，放大器的频率响应也就很狭窄，大大影响了音乐中高频信号的重现。

2、晶体管功放的发展和互调失真

随着半导体工艺的逐渐成熟，大电流、高耐压的晶体管品种日益增加，越来越多的功率放大器采用了无输出变压器的OCL电路或OTL电路，的技术指标产生了质的飞跃，在主观音质评价方面，也改变了过去人们对晶体管功放的看法，无论是在厅堂扩音、电台节目制作还是家庭重放，晶体管功放都被大量地采用。

3、功放输入级——差动与共射-共基

对称和平衡是电路发展的方向对称和平衡也许是世上事物完美的标志之一。

音乐讲究各声部之间的乎衡与统一，美术以色彩搭配均衡、和谐为美，在服装设计中，常常采取看似不对称的设计，其实质也是为了取得视觉上的均衡。上面所说的都是艺术，对称和平衡给人一种安定、完美的感觉。有意思的是，在功率放大器中，对称和平衡也有类似的效果。

4、放大器的电源与甲类放大器

极端重视电源的现代放大器“放大器不过是电源的调制器”，这句话道出了放大的实质。

既然如此，又有什么理由不引起对电源的高度重视呢。电源部份作为推动扬声器发声的源泉，再也不应象过去那样随便找个整流电源接上了事。对电源的要求有两个方面，即纹波噪声小，输出能力强。噪声小比较容易办到，只要加大滤波电容器的容量就可以，但是要做到输出能力强却不简单。

二、功放它工作的原理

功放的工作原理其实很简单，直观来说就是将音源播放的各种声音信号进行放大以推动音箱发出声音。从技术角度看，功放好比一台电流的调制器，它将交流电转变为直流电，然后受音源播放的声音信号控制，将不同大小的电流，按照不同的频率传输给音箱，这样音箱就发出相应大小、相应频率的声音了

在音响领域里人们一直坚守着A类功放的阵地。认为A类功放声音最为清新透明，具有很高的保真度。但是，A类功放的低效率和高损耗却是它无法克服的先天顽疾。B类功放虽然效率提高很多，但实际效率仅为50%左右，在小型便携式音响设备如汽车功放、笔记本电脑音频系统和专业超大功率功放场合，仍感效率偏低不能令人满意。所以，效率极高的D类功放，因其符合绿色革命的潮流正受着各方面的重视。

功放的基本结构，可分为三个部分：

第一部分为调制器，

第二部分就是D类功放

第三部分需把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。

功放采用了集成电路的后级,主流的高保真(不失真)音频功率放大器都采用互补全对称晶体管电路，通过精心配对元件，获得电路的对称性，所有的NPN 管和PNP管都是配对的。这相当于是用分立元件搭出一个运算放大器来。而且，这种分立元件放大器具有集成运放不具有的优势，分立元件的工艺可以造出集成工艺所无法制成的高频大功率晶体管来。尤其是大功率PNP型管，集成工艺目前还达不到分立元件的水平。所以集成功放芯片一般使用准互补输出，也就是以一个中功率PNP管推动一个大功率NPN管，来替代大功率PNP管。这样导致电路不是完全对称，所以会有一些非线性失真。但是，集成功放的增益可以很大，用深度负反馈能够补偿这种失真

功放电路的工作过程

由于功率放大器的静态工作点的位置分类可以分为3类：1.乙类功放放大器，静态工作点的位置在截止区，此时由于三极管的静态工作Icq=0，所以能量转换效率高稳定信号失真严重。

2.甲类功率放大器，静态工作点设置在放大区的中间，输入信号的整个周期内三极管处于导通状态，信号失真小；三极管有较大的静态电流Icq，这时管耗Pc 大，电路能量转换效率低。

3.甲乙类功率放大器静态工作点设在放大区但是接近截止区即三极管处于未导通状态。

电路处于静态时工作点处于截止区动

态时工作点的变化极限接近饱和区

1. 最大输出功率为：

2. 最大电源输出功率为：

3. 最大电源输出功率为：

在放大器输出最大功率为忽略三极管饱和压降：

电源输出最大功率为：

4. 电路在最大输出功率是的效率为：

5. 放大电路中三极管的管耗为：

6. 最大管耗与最大输出功率之间的关系为：

功放面临的考验

音响的声音要大首先要加大电源变压器的容量，这是过去一些放大器生产厂所不乐意的，因为加大电源变压器容量会使成本大量增加，整机的重量和体积也会加大；现在听小喇叭的人越来越多，这但些小喇叭大多效率很低，有些名牌音箱如CelestionSI一6O0或Ro3ersLS3／5a，十分大食难推，再加上现代节目信号中常常出现一些炮弹爆炸，锣鼓敲击的声音，对放大器是一个极为严峻的考验，纯音乐功放在设计上强调最低的信号失真，忠实地表现出音乐的场面、细节和演奏、录制技巧，以满足人们对音乐的最佳欣赏要求，这就是人们常说的Hi-Fi。在设计和生产上，纯音乐功放的要求极其严格,纯音乐功放品质的高低并不完全由它的技术指标所决定，不能简单地看它标注的功率多么高，频响多么宽，失真多么低，而应该特别注重其设计生产工艺和音乐的解晰力。比如技术指标并不太高的胆机就要比很多晶体管功放声音好听。此外，纯音乐功放还尤其讲究与音箱的合理搭配，推甲音箱很好的功放不一定能推好乙音箱，在实际搭配时应该参照它们的工作类型、阻抗特点、灵敏度以及输出电流，并需要实际试听。

功放未来将要走的路

未来放大器市场增长的驱动力主要有三方面：其一,便携式应用的低功耗要求将推动具有低操作电源电压/电流的放大器增长（手机、MP3、MP4、上网本、