2022年功率放大器知识大全.docx

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1、精品_精品资料_资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -率放大是一种能量转换的电路,在输入信号的作用下,晶体管把直流电源的能量,转换成随输入信号变化的输出功率送给负载.功率放大器简介利用 三极管 的电流掌握作用或场效应管的电压掌握作用将电源的功率转换为依据输入信号变化的电 流.由于声音是不同振幅和不同频率 的波,即沟通信号电流,三极管的集电极电流永久是基极电流的倍,是三极管的沟通放大倍数,应用这一点,如将小信号注入基极,就集电极流过的电流会等于基极电流的 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 倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用

2、.经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大.功率放大器,简称“功放 ”.许多情形下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务,这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口,而功率放大器在整个音响系统中起到 了“组织、和谐 ”的枢纽作用,在某种程度上主宰着整个系统能否供应良好的音质输出.功率放大器种类目前市场上车用功率放大器的种类许多,分类方法也比较复杂.最常见的是依据工作方式分为：A 型、B 型和 AB 型. A 型是指放大器每隔肯定时间收集一次主机传输过来的音频信号,并将其放大后传输给扬声器,而这一过程中的“缓冲作用 ”保证了系统能够输出温顺、平顺的声音信号,不足之

3、到处在于消耗的能量较大. B 型功率放大器就是取消了前面所说的“缓冲作用 ”,放大器的工作始终处于适时状态,但是音质方面较前者就要差了一些.AB 型放大器, 实际上是 A 型和 B 型的结合, 每个器件的导通时间在50 -100之间,可以称得上是当前比较抱负的功率放大器.功率放大器选购挑选功率放大器的时候,第一要留意它的一些技术指标：1、输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰才能的大小,一般会在5000- 15000,数值越大表示抗干扰才能越强.2、失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度,数值越小质量越好,一般在0.05以下. 3、信噪比：是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例,数值越

4、大代表声音越洁净.另外,在选购功率放大器的时候仍要明确自己的购买意愿,假如您期望加装低音炮,最好购买5 声道可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的功放,通常2 声道和 4 声道扬声器只能推动前后扬声器,而低音炮只能再另配功放,5 声道功放就可以解决这个问题,功率放大器的输出功率也要尽量大宇扬声器的额定功率.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,以满意发送功率的要求,然后经

5、过天线将其辐射到空间,保证在肯定区域内的接收机可以接收到中意的信号电平,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就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,它将电源供应的直流能量转换成为高频沟通输出.在“低频电子线路 ”课程中已知,放大器可以依据电流导通角的不同, 将其分为甲、乙、丙三类工作状态.甲类放大器电流的

6、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就小于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,只能用于采纳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才能,回路电流与电压仍旧极近于正弦波形,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仍高,理论上可达100 ,但它的最高工作频率受到开关转换瞬时所产生的器

7、件功耗 集电极耗散功率或阳极耗散功率）的限制.假如在电路上加以改进,使电子器件在通断转换瞬时的功耗尽量减小,就工作频率可以提高.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,必需采纳低频功率放大器,而且低频功率放大器也是一种将直流电源供应的能量转换为沟通输出的能量转换器.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,打算了他们之间有着本质的区分.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 20220 Hz ,高低频率之比达1000 倍.因此它们都是采纳无调谐负载,如电阻、变压器等

8、.高频功率放大器的工作频率高（由几百kHz 始终到几百、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 的频段范畴） 的频带宽度为10 kHz ,如中心频率取为1000 kHz ,就相对频宽只相当于中心频率的百分之一.中心频率越高,就相对频宽越小.因此,高频功率放大器一般都采纳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. 高频功率放大器就一般都工作于丙类 （某可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_些特殊情形可工作于乙类）.近年来,宽频带发射机的

9、各中间级仍广泛采纳一种新型的宽带高频功率放大器,它不采纳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,它可以在很宽的范畴内变换工作频率,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.它们的不同之点就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.这几项指标要求是相互冲突的,在设计放大器时应依据详细要求,突出一些指标,兼顾其他一些指标.例照实际中有些电路,防止干扰是主要冲突,对谐波抑制度要求较高,而对带宽要求可适当降低等.功

10、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,即晶体管工作延长到 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峻的非线性失真.低频功率放 大器因其信号的频率掩盖系数大,不能采纳谐振回路作负载,因此一般工作在甲类状态.采纳推挽电路时 可以工作在乙类.高频功率放大器因其信号的频率掩盖系数小,可以采纳谐振回路作负载,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,选出基波重量从而基本排除 了非线性失真.所以,高频功率放大

11、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,工程上普遍采纳解析近似分析方法 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晰,分析工作状态便利,但运算精确度较低.以上争论的各类高频功率放大器中,窄带高频功率放大器：用于供应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畴大得短波,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.功率放大器的性能指标无论 AV 放大器和 Hi-Fi 功放对功率放大器要求

12、非常严格,在输出功率、频率响应、失真度、信噪比、输出阻抗和阻尼系数等方面都有明确要求.（一）、输出功率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_输出功率是指功放电路输送给负载的功率.目前人们对输出功率的测量方法和评判方法很不统一,使用时留意.1、额定功率（ RMS ）它指在肯定的谐波范畴内功放长期工作所能输出的最大功率（严格说是正弦波信号）.常常把谐波失真度为 1% 时的平均功率称为额定输出功率或最大有用功率、连续功率、 不失真功率等. 很明显规定的失真度前提不同时,额定功率数值将不相同.2、最大输出功率当不考虑失真大小时,功放电路的输出功率可远高于额定功率,仍可输出更大数值的功率,它能

13、输出的最大功率称为最大输出功率,前述额定功率与最大输出功率是两种不同前提条件的输出功率3、音乐输出功率（MPO ）音乐输出功率MPO 是英文 Music Power Outpur 的缩写,它是指功放电路工作于音乐信号时的输出功率,也就是输出失真度不超过规定值的条件下,功放对音乐信号的瞬时最大输出功率.音乐输出功率可以用来评判功放的动态听音成效,例如在平稳的音乐过程后面突然显现了冲击性强的打击乐器声音,有的功放电路可在瞬时供应很大的输出功率给以力度感有使不完的劲.有的功放却显得力不从心底气不足.为了反映这瞬时突发性输出功率的才能可以用音乐输出功率来量度.4、峰值音乐输出功率（PMPO ）它是最大

14、音乐输出功率,是功放电路的另一个动态指标,如不考虑失真度功放电路可输出的最大音乐功率就是峰值音乐输出功率.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_通常峰值音乐输出功率大于音乐输出功率,音乐输出功率大于最大输出功率,最大输出功率大于额定输出功率,经实践统计,峰值音乐输出功率是额定输出功率的5-8 倍.（二）、频率响应频率响应反映功率放大器对音频信号各频率重量的放大才能,功率放大器的频响范畴应不底于人耳的听觉频率范畴,因而在抱负情形下,主声道音频功率放大器的工作频率范畴为20-20kHz .国际规定一般音频功放的频率范畴是40-16 kHz 1.5dB.（三）、失真失真是重放音频信号的波形

15、发生变化的现象.波形失真的缘由和种类有许多,主要有谐波失真、互调失真、瞬态失真等.（四）、动态范畴放大器不失真的放大最小信号与最大信号电平的比值就是放大器的动态范畴.实际运用时,该比值使用 dB 来表示两信号的电平差,高保真放大器的动态范畴应大于90 dB.自然界的各种噪声形成四周的背景噪声,而四周的背景噪声和演奏显现的声音强度相差很大,在通常情形下,将这个强度差称为动态范畴,优良音响系统在输入强信号时不应产生过载失真,而在输入弱信号时,有不应被自身产生的噪声所埋没,为此好的音响系统应当具有较大的动态范畴,噪声只能尽量削减, 但不行能不产生噪声.（五）、信噪比信噪比是指声音信号大小与噪声信号大

16、小的比例关系,将攻放电路输出声音信号电平与输出的各种噪声电平之比的分贝数称为信噪比的大小.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（六）、输出阻抗和阻尼系数1、输出阻抗功放输出端与负载（扬声器）所表现出的等效内阻抗称为功放的输出阻抗.2、阻尼系数阻尼系数是指功放电路给负载进行电阻尼的才能.功率放大器术语详解工作范畴工作范畴是指功率放大器在规定的失真度和额定输出功率条件下的工作频带宽度,即功率放大器的最低工作频率至最高工作频率之间的范畴,单位Hz（赫兹）.放大器实际的工作频率范畴可能会大于定义的工作频率范畴.工作模式功率放大器的工作模式主要有以下几种：时分双工（ TDD ）模式：在 TD

17、D 模式的移动通信系统中,接收和传送在同一频率信道（即载波）的不同时隙,用保证时间来分别接收和传送信道.TDD 系统有如下特点：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 1）不需要成对的频率,能使用各种频率资源,适用于不对称的上下行数据传输速率,特殊适用于IP型的数据业务.（2）上下行工作于同一频率,电波传播的对称特性使之便于使用智能天线等新技术,达到提高性能、降低成本的目的.时分多址（ TDMA ）模式：TDMA 是时分多址（ Time Division Multiple Access）的英文缩写.同一频率的载波在某一特定时间内, 分成如干相等的小时间段,供多个不同号码的用户使用不

18、同的小时间段来实现连接的通信方式.简而言之,它是将一个狭窄的无线频道分割成框架性的时间片断（特殊是3 和 8）,并将每一个时间片断安排给每一个用户的数字无线技术.传输增益指放大器输出功率和输入功率的比值,单位常用“dB”（分贝）来表示.功率放大器的输出增益随输入信号频率的变化而提升或衰减.这项指标是考核功率放大器品质优劣的最为重要的一项依据.该分贝值越小,说明功率放大器的频率响应曲线越平整,失真越小,信号的仍原度和再现才能越强.输出功率功率放大器的功率指标严格来讲又有标称输出功率和最大瞬时输出功率之分.前者就是额定输出功率,它可以说明为谐波失真在标准范畴内变化、能长时间安全工作时输出功率的最大

19、值.后者是指功率放大器的“峰值 ”输出功率,它说明为功率放大器接受电信号输入时,在保证信号不受损坏的前提下瞬时所能承担的输出功率最大值.接收增益可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_增益是天线的主要指标之一,它是方向系数与效率的乘积,是天线辐射或接收电波大小的表现.增益大小的挑选取决于系统设计对电波掩盖区域的要求,简洁的说,在同等条件下,增益越高,电波传播的距离越远.而功率放大器的接收增益值越大,就接收性能越强.避雷爱护常见的直击避雷爱护措施： 避雷针： 避雷针用来爱护工业与民用高层建筑以及发电厂、变压所的屋外配电装置、输电线路个别区段、在雷电先导电路向的面延长过程中,由于受到避雷针

20、畸变电路的影响,会逐步转向并击中避雷针,从而防止了雷电先导向被爱护设备,击毁被爱护设备和建筑的可能性.由此可见, 避雷针实际上是引雷针,它将雷电引向自己,从而爱护其它设备免遭雷击. 避雷线：避雷线也叫架空的线,它是沿线路架设在杆塔顶端,并具有良好接的的金属导线,避雷线是输电线路的主要防雷爱护措施. 避雷带、避雷网：在建筑物上沿屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷击部位敷设的金属网格,主要用于爱护高大的民用建筑.浪涌爱护浪涌也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬时过电压.本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种猛烈脉冲,.可能引起浪涌的缘由有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机.而含

21、有浪涌阻绝装置的产品可以有效的吸取突发的庞大能量,以爱护连接设备免于受损.浪涌爱护器,也叫信号防雷爱护器,是一种为各种电子设备、仪器外表、通讯线路供应安全防护的电子装置.当电气回路或者通信线路中由于外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌爱护器能在极短的时间内导通分流,从而防止浪涌对回路中其他设备的损害.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_阻抗匹配及防护措施（图）对于主要作用是向负载供应功率的放大电路通常称为功率放大电路,其主要特点如下：一是输出功率是指交变电压和交变电流的乘积,即沟通功率.二是沟通功率是在输入为正弦波、输出波形基本不失真时定义的.三是输出功率大,因而消耗在电路内

22、的能量和电源供应的能量也大.四是晶体管常常工作在极限应用状态,由此要考虑必要的散热措施和过电流、过电压的爱护措施.下面就功率放大器的阻抗匹配及防护措施作以扼要介绍.一、功率放大器的阻抗匹配在全部电子音像设备中,都有一个功率输出的正确方案问题,即为了获得最大的功率输出而又不增加电路的投资经费,这就是功率放大器与扬声器系统的正确组合.功率放大器组合的目的是为了达到最小的设备投资而获得最大的功率输出,以图 1 互补型功率放大电路为例： 和为功放朱级,工作于低偏置甲乙类互补状态.它的输出功率近似于乙类状态.为了达到最大输出功率,所以负载的大小应当使功率管的电流输出和电压输出的乘积最大,这时的状态称为功

23、率匹配状态.在音响设备的扬声器系统中音响的输出阻抗应为扬声器组合状态的总阻抗,这样音响的输出功率才是标明的额定标准功率,否就音响的输出功率就达不到要求.例如：音响标准接头上标明是4、 100W,那么该接头上的阻抗就是两个8Q 扬声器的并联,每个扬声器可得到 50W ,这样综合扬声器系统,就是4、100W,否就不能实现100w 的功率输出.二、功率放大器的防护功率管是功率放大电路中最简洁受到损坏的器件,损坏的大部分缘由是由于管子的实际耗散功率超过了额定数值.另外,如功率放大器与扬声器失配或扬声器使用中长期过载,也极易损坏扬声器或音箱 ,因此,在音响设备中,防护的目的是爱护昂贵的功放和扬声器,所以

24、对电源、功放、音箱的过载和短路保护是完全必要的.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1电源爱护： 图 2 是分立元件稳压电路,电路中 Ri 的是过载电流取样电阻,当其电压大于0.7V 时,V13 导通,集电极电位下降,调整管V11 断开,限制电源输出电流.图 3 是可调输出电压模块,功耗达 70W ,电流可达 10A,电压调整率为20.8,输出电压为 1.25 15V ,且有短路爱护.当使用开关电源时例如芯片 CWl225 ,就有特的的爱护掌握端第脚,只要输入过电流或过电压信号,即可达到爱护目的.2功放级晶体管爱护：功率放大晶体管除在使用中必需留意环境温度及选用合适的散热器外,主要

25、是 考虑过电流和过电压爱护问题,目前应用的集成电路都设有限流爱护和热切断爱护功能 如 HAl350 、HA2211 、LM2879 等,所以在自制功放时须留意过压爱护,如图 4 所示 .依靠 R 内电源内阻 和 Vl 、V2的击穿,使过电压不能上升而爱护Vl 、V2 .3音箱扬声器系统爱护：音响系统的爱护有两种意义：一种是音响扬声器的过载.另一种不是音频功率的过大、而是直流电位的偏移,导致无电容隔离的OCL 或 BTL 电路扬声器烧毁.过载时,功放电路已经有爱护无须另外考虑,这里仅介绍直流偏移组合音响爱护电路.图 5 为组合音响爱护电路.从图中可以看出,当左、右声道送入音箱的声音信号,经过R1

26、、R2 被电容 C2 、C3 旁路而无直流偏移时,整流桥无直流输出,V11 截止, V12、V13 导通,继电器K 吸合,左、右声频信号经保险丝F 输出.当存在直流偏移时,整流桥输出访V11 导通, V12 、V13 截止,继电器K 释放切断了音频信号,爱护音箱.电路中 C2 、C3 是滤波电容, C4 具有开关机时延时接通音箱功能,防止开机时的冲击噪声,V 就具有短路 K 的断电反电动势作用,爱护V12、V13 晶体管.对功率放大要求如下：（1）输出功率要大： 要增加放大器的输出功率,必需使晶体管运行在极限的工作区域邻近,由 ICM 、UCM和 PCM 打算.可编辑资料 - - - 欢迎下载

27、精品_精品资料_（2）效率 要高：放大器的效率定义为： =沟通输出功率 / 直流输入功率（3）非线性失真在答应范畴内：由于功率放大器在大信号下工作,所以非线性失真是难免的,问题是要把失真掌握在答应范畴内,功率放大器按工作状态和电路形式可分成以下几种：（1）甲类功率放大器：在整个信号周期内,存在集电极电流.（2）乙类功率放大器：只有半个信号周期内,存在集电极电流,按电路形式它又可分为： 1）双端推挽电路（DEPP）2）单端推挽电路（SEPP）3）平稳无变压器电路（BTL ）在实际中,为了克服交越失真,推挽式昌体管电路是工作于甲、乙类状态的.一、甲类功率放大器图一是甲类功率放大器,负载RL 通过阻

28、抗变换器B 变成集电极负载RL=nRLo 对直流来说,变压器B 初级直流电阻和Re 均很小,所以直流负载线接近一条垂直线见图一（b为使放大器输出较大功率,可使沟通 负载线处于 a 点和 b 点位置： a 点的 Uce=UCM, 而工作点 Q 处于 ab 直线中点,通常晶体管的饱和压降和穿透电流都很小,实际上可以认为Icmin=0 和 Ucemin=0o 因此,供应负载的电流和电压振幅分别为：Icm=IcM/2, Ucem=UCM/2 -式 1负载的沟通功率（或放大器输出功率）为：PL= （UceM/） （ IcM/=IcM/ UcM/=1/8IcMUcM- 式 2工作点 Q 的集电极电流ICQ

29、 和电压 UceQ 分别为：ICQ=ICM/2 , UceQ=Ec=UCM/2-式 3所以,直流电源的输入功率：PD=IcQUceQ=ICM/2 UCM/2=1/4IcMUcm-式 4甲类功率放大器的效率为： =PL/PD=50%-式 5可见：（ 1）晶体管的最大集射电压为电源电压EC 的两倍.（2）晶体管静态时耗功率为输出功率的两倍.（3）甲类放大器的效率最高只有50%.二、乙类推挽电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_图 2（ a）为乙类推挽电路,由于输出端使用变压器,因而晶体管对的有两个输出端,设电路完全对称,当输入信号 Us 为正半波时, BG1 截止、 BG2 导通,输

30、出电压UL 为负半波,因此,两管轮番导通,一推一挽的工作,故称为推挽电路.由于两管轮番的工作,所以把两管的输出特性按相反方向叠在一起,两管的沟通负载线正好连成直线ab,工作点 Q 处于直线 ab 的中点,如图2（ b所示,从图中可看出各电量的关系：（1）如输出变压器的初级和次级绕组的匝数比为n,就每只晶体管的负载电阻RL 为：RL= （ n/2 RL=n/4RL-式 6而集电极与集电极之间的电阻RCC 为Rcc=n RL=4RL-式 7（2）变压器 B2 的初级绕组端电压振幅为：Ucem=UceQ Ec -式 8初级绕组电流振幅为：Icm=IcM-式 9所以输送到初级绕组的功率为：Ps=Uce

31、m/ Icm/=1/2EcIcm-式 10（3）通过每只晶体管的电流平均值为：Ico=IcM/-式 11由直流电源供应的功率为PD=2IcoEc=2 Icm/ -E-c-式 12（4）推挽电路的效率为： =Ps/PD100%=1/2 Ec Icm/2 Icm/ Ec100-%-式7183.5%设计推挽电路时要留意：1为防止交越失真,晶体管应具有肯定的偏置电流,但不要过大,否就使电路效率降低.2晶体管的最大集电极电压Ucm2Ec .3晶体管的耗散功率Pcm 1.2Pc1其, 中 Pc1 为每只晶体管送给变压器B2 初级的功率,即Pc1=1/2Pso .4依据 Pc1 及 Ec1 的要求,算出晶体管负载电阻PL 及输出变压器的匝数比n.可编辑资料 - - - 欢迎下载