功率放大器_功率放大器分析

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低频功率放大器设计

要求输入级使用差分放大器，输出级使用乙类功放电路，同时达到如下指标：（1）负载8Ω；

（2）输入信号电压为5~700m；

（3）额定输出功率为POR≥10W；（4）非线性失真≤3%；（5）电源效率≥55%；

（6）交流噪声功率≤10mW

电路参数设计

一．电源电压

由于输出功率pO10WUOPORL1088.94V取UO9V,UOm=29=12.73VIOPO/RL=10/81.12AICM=21.12=1.58AVCCUces0.5IcmUom10.51.5812.7314.52V取VCC=18V

二．OCL电路设计

T1,T2:T1,T2的hfe20则T1基极电流Ib1Icm1.5879mAhfe20T2的基极电位Vb2Ube20.5IcmUom0.60.5*1.5812.7314.12V取Vb115VUBRCEO40V,ICM1.5A,PCM选 TIP31C,TIP32CT5: NPN管取共射放大器T4的发射极电流：Ie4150mAhfe100,Ib41.5mAUBRCEO40V,Icm150mA选 901

4V22RLT3:UBRCEO1.2V,ICM150mA选901 电阻RP2,R,R:3B取iR41150ie4(使ib可以忽略)mA15mA310100.6VRB40,取3915mARP2取100可调18V15V20150mAIb1=79mA,取Ie6Ic6100mAR3Re61,Re62两端的电压为2V，取Re61Re6220，Re615,Re6215T6集电极电压在0V左右，振幅最大16.6V=166, 取Rc6160100mAR该电路的交流放大倍数A=c632Re61Rc6为了满足设计规格的频率特特性，Ce61000uFRB16,RB26起到决定T6基极电位的作用，为了使发射极电位为2V，基极电位取为2.6V。设RB16,RB26上流过的电流为1mA，RB163.3KRB26220，实际电路中RB16可用滑动变阻器，方便调节T6的静态工作点。

三． 射极跟随器

Rc7，Re7

Ib61mA,取流经Rc7,Re7的电流为10mA，可确定Rc7Re73600

取Rc7100，Re73K

四．差动放大电路设计

T5,T6,T7：ICM>2mA,UBRCEO40V均选 2SC1815静态工作点： 恒流源T5的发射极电阻R8的压降希望在1V以上（考虑到Tr3VBE的温度变化）,令UR8=2V。T与0.1至数毫安，在这里设为1mA,因此,6T集电极电流通常设为7恒流电路的电流必须设定在2mA。R8UBE5UR81K2mA0.6V,则R6362.633.4VR72.62.6V 为了使T5上的基极电流可以忽略，在R6与R7上流过的电流有必要比基极电流大10倍以上。hFE100,Ie52mA,Ib50.02mA所以R6在R7与上流过10倍的电流，0.2mA33.4V=167K0.2mA2.6VR7==13K0.2mA 对于没有输出信号时，T6与T7的发射极电位Ve6，由于基极电位为0，VBE6V0.6V，R6=则Ve60.6V，若将的压降设定在该Ve与+VCC(+18V)的重点附近，就能够获得最大的输出振幅。取UR10=9.1VR10=9.1V=9.1K1mA*R*b1与Rb2是决定输入阻抗的，*取R*b1=Rb210KVe49.10.69.7V189.7Ie40.15AR4R456

调试

1.差动级输出正负半周严重不对称，加调零电阻RP1可以改善不对称程度，但RP1影响差动级Au1，使Au1大幅下降，因此选用阻值小的RP1，由于（100）实验室最小的可调电阻为2K可在上并联两个18电阻，即：

经调试测得差动级电压放大倍数为50倍。

2.初步设计中共射级与差动级直接相连，调试中发现共射级使得前级（差动极）放大倍数大幅下降，达不到总的电压增益要求，分析其原因，得到如下结论：

多级放大电路前后级互相影响：

输入电阻ri63.3K//220//[rbe6(1)*20],较小。两级不连接时：Au1

Rc91Rc9//[rbe9(1)*Rp1]2Rc9//ri6'两级连接时：Au 11Rb9//[rbe9(1)*Rp1]2

'由于共射级电路输入电阻小，使得Au1比Au1小得多。

解决办法：

在差动与共射之间加上射极跟随器，隔离使得Au=Au1*Au经调试证明方法可行，效果理想。

3.共射的发射极加电容Ce9可提高交流电压放大倍数，调试中输出出现大量高频分量（500KHZ），在共射级输出（图中A、B两处）加滤波器，可以滤除。

110KHZ

fT2RC 4.采用乙类功率放大，添加电压倍增环节即T5部分，可以使功率管微导通，消除交越失真。

初次设计电路中只采用一对功率管，由于电流大，功率管发热严重，电流随温度升高很快。调试后改用两对功率管(T1,T2,T3,T4),明显改善发热问题，但由于散热片没有使用专门的1w散热器，电流仍然会随温度上升，但上升缓慢。

B两点的电压，即可调节功率管的空载电流，上电前（不RP2可以调节A、加信号时），必须将RP2先调到零，上电后，慢慢增大RP2，直到功率管空载电流上升到30mA为止。否则，若RP239 时直接上电，UAB大于

UBE1+UBE2,空载电流很大，功率管发热严重，电流很快会上升到1A以上，不及时断电，会烧毁功率管。

5.必须给功率管加保险丝保护，不然调试过程中容易烧坏功率管。

6.布线对电路性能有很大影响，引线要短，不要走平行线，输出大电流要远离输入信号线，大电流与小电流部分要分区。采用一点接地。在共射放大级的b与c之间跨接电容可以很好的消除高频自激振荡。7.接上8负载后uo失真比较严重，将Rb16,Rb26分别减小一半，使T6基极能获得更大电流，再接负载，失真有所改善，但还不理想。调试过程中，共射放大的三极管发热严重，耗散功率大，不能长时间工作。用两对功率管改为复合管接法，则功率管总的电流放大系数为2020400倍，则共射放大管的静态电流只需要大于1.58A/400=5mA，取20 mA即可。这样可以大大减小共射放大管的耗散功率，改善输出波形及稳定性。8．提高输出效率的方法：

1)满足输出的情况下，减小共射放大的静态电流（即电流富裕量不需太大）。2)减小空载电流，只要消除交越失真即可。3)减小功率管发射极电阻