發表於2024-11-23
本書麵嚮工程應用,理論聯係實際,通過大量具體的電路實驗,通俗易懂地介紹音頻功率放大器的設計理念與製作細節,嚮讀者展現功率放大器“從小到大,由簡至繁”的演化過程,充滿瞭關於音頻功率放大器設計的真知灼見。書中給齣很多實測的電壓數據、波形及完整的設計思路和圖錶,為講述功率放大器的工作原理提供有力的佐證。無論是學習功率放大器知識的愛好者,還是設計音頻功率放大器的從業人員,都能在本書中找到相關設計原則和實踐數據。
本書適用於電子行業工程技術人員、相關專業的學生及廣大的電子技術愛好者。
音頻功率放大器是一種能量轉換電路,要求在失真許可的範圍內,可高效地為負載提供盡可能大的功率。本書麵嚮工程應用,理論聯係實際,通過大量詳實的具體電路實例 ,通俗易懂地介紹音頻功率放大器的設計理念與製作細節,給齣的具體實測電壓數據、波形及完整的設計圖錶,可幫助從業人員及愛好者解決實踐中的具體問題。
東北重型機械學院畢業後,先後服務於廣東金正電子公司、廣東步步高電子公司從事VCD、DVD、portable(便攜式)VCD、開關電源和各型充電器的設計、研發工作。2004年8月,到中山市高級技工學校任職,講授《電子電路基礎》、《電子電路繪圖》等課程。
第1章概述
1��1功率放大電路的預備知識
1��1��1理想化的“黑盒子”電路
1��1��2分立件功放的優點
1��1��3功放集成電路的熱失真
1��2晶體管和FET的工作原理
1��2��1晶體管和FET是怎麼進行放大的
1��2��2晶體管的工作原理
1��2��3晶體管各端子電流之間的關係
1��2��4用數字萬用錶判斷晶體管的類型
1��2��5用數字萬用錶測量晶體管的直流放大倍數
1��2��6FET的工作原理
第2章共發射極放大器
2��1觀察共發射極放大器的波形
2��1��15倍的電壓放大
2��1��2基極與發射極電位及波形
2��1��3集電極與發射極電位及波形
2��2直流參數與電壓增益
2��2��1直流參數
2��2��2電壓增益
2��3放大電路的設計
2��3��1確定電源電壓
2��3��2晶體管的選擇
2��3��3確定發射極的靜態電流
2��3��4發射極電阻的確定
2��3��5集電極電阻的確定
2��3��6晶體管的靜態損耗
2��3��7基極偏置電路的設計
2��3��8臨界輸入、輸齣電壓
2��3��9確定耦閤電容Cin與Cout
2��3��10確定電源去耦電容C1與C2
2��4放大電路的交流性能
2��4��1輸入阻抗Ri
2��4��2輸齣阻抗Ro
2��4��3幅頻特性
2��4��4頻率特性不擴展的原因
2��4��5提高電壓放大倍數的方法
2��4��6噪聲電壓
2��4��7總諧波失真
第3章共集電極放大器
3��1觀察射極跟隨器的波形
3��1��1射極跟隨器的工作波形
3��1��2較低的阻抗輸齣
3��2射極跟隨器的設計
3��2��1確定電源電壓
3��2��2晶體管的選擇
3��2��3晶體管集電極損耗
3��2��4發射極電阻Re的確定
3��2��5基極偏置電路的確定
3��2��6輸入、輸齣電容的確定
3��3射極跟隨器的交流性能
3��3��1輸入、輸齣阻抗
3��3��2加重負載或增大輸入信號時的工作狀況
3��3��3互補對稱功率放大器
3��3��4改進後的互補對稱功率放大器
3��3��5幅頻與相頻特性
3��3��6噪聲及總諧波失真
第4章小功率音頻放大器
4��1“發熱”是功率放大器的重要問題
4��1��1功率放大器的基本架構
4��1��2功放管熱擊穿的機理
4��1��3UBE倍增管與功放管熱耦閤防止熱擊穿
4��2小功率放大器的設計
4��2��1設計規格
4��2��2電源電壓的確定
4��2��3靜態電流的確定
4��2��4集電極與發射極電阻的確定
4��2��5基極偏置電阻的確定
4��2��6UBE倍增電路
4��2��7功放管的損耗
4��2��8輸齣電路周邊的組件
4��3小功率放大器的性能
4��3��1靜態電流調整
4��3��2工作波形與電壓增益
4��3��32kΩ的輸入阻抗
4��3��4負載8Ω時的最大輸齣電壓
4��3��5用PNP晶體管作為放大級
4��4小功率音頻放大器設計實例
4��4��1電路結構及工作原理
4��4��2功放管TIP41與TIP42
第5章單管輸入級功率放大器
5��1單管輸入級小功率放大器
5��1��1單管輸入功放的電路結構
5��1��2直流參數
5��1��3提高輸入阻抗
5��1��4電壓放大倍數
5��1��5輸入級偏置電阻的確定
5��1��6反饋電阻和采樣電阻的確定
5��1��7輸入級集電極電阻的確定
5��1��8單管輸入功放的工作波形
5��1��9負反饋使放大倍數下降但穩定性提高
5��1��10大電壓輸齣的特殊情況
5��1��11恒流源改善交流性能
5��1��12用NPN晶體管做前置級的小功率放大器
5�� 2復閤管輸齣級功率放大器
5��2��1復閤管輸齣級的電路結構
5��2��2靜態參數
5��2��3激勵級電流的確定
5��2��4前置級靜態電流及有關電阻的確定
5��2��5自舉電容的作用
5��2��6激勵級輸入端虛地
5��2��7雙電源供電的OCL電路
5��2��8交流耦閤與直流耦閤
5��2��9茹貝爾電路
第6章差動放大器
6��1差動放大器的工作原理
6��1��1溫度漂移
6��1��2電路組成
6��1��3對共模信號的抑製作用
6��1��4對差模信號的放大作用
6��1��5差動放大器的電壓傳輸特性
6��2差動放大器的其他三種接法
6��2��1雙端輸入—單端輸齣
6��2��2單端輸入—雙端輸齣
6��2��3單端輸入—單端輸齣
6��2��4差動放大器的優點
6��2��5集成運放中的差動放大器
6��3觀察差動放大器的波形
6��3��1實驗用差動放大器的電路結構
6��3��2差模放大的工作波形
6��3��3共模放大的基極與集電極波形
6��3��4共模放大的基極與發射極波形
6��3��5共模電壓放大倍數與共模抑製比
6��3��6發射極串接衰減電阻降低增益
6��3��7輸入、輸齣阻抗
6��4差動放大器的設計
6��4��1恒流源參數的確定
6��4��2電源電壓的確定
6��4��3恒流源電流的確定
6��4��4集電極電阻的確定
6��5差動放大器在集成運放中的應用
第7章差動輸入級功率放大器
7��1功放的曆史、電路結構與工作方式
7��1��1功放的曆史
7��1��2功放的電路結構
7��1��3功放的工作方式
7��2差動功放的基本原理
7��2��1差動功放是如何工作的
7��2��2功放的增益帶寬積
7��2��3傳統功放綫路的優點
7��2��4功放中的負反饋
7��3差動輸入級功率放大器的設計
7��3��1差動功放的電路結構
7��3��2靜態參數計算(電源電壓±15V)
7��3��3動態參數估算
7��3��4工作波形
7��3��5用NPN管作為輸入級的功放
7��4輸齣級的結構類型
7��4��1射極跟隨器類型
7��4��2倒置達林頓類型
7��4��3準互補輸齣級
7��4��4三重結構輸齣級
7��4��5大信號失真的機理
7��4��6功率管並聯輸齣能減小失真
7��4��7功率管並聯輸齣的功放電路
第8章深入研究小信號放大級
8��1差動輸入級
8��1��1輸入級産生的失真
8��1��2單獨測量輸入級的失真
8��1��3直流平衡能減小總諧波失真
8��1��4鏡像電流源負載能迫使差分對電流精確平衡
8��1��5輸入級的恒定跨導變換
8��1��6直流失調電壓
8��2電壓放大級
8��2��1電壓放大級的失真
8��2��2電壓放大級的仿真
8��2��3改善電壓放大級的綫性:有源負載技術
8��2��4電壓放大級的強化
8��2��5平衡式電壓放大級
8��2��6“小鋼炮”——平衡式電壓放大級功放電路實例
8��2��750W(B類)Hi�睩i功放
8��3放大器的轉換速率
8��3��1放大器速率限製的基礎知識
8��3��2轉換速率的提高
8��3��3晶體管極間電容穿透效應對轉換速率的影響
8��3��4現實中的速率限製
8��3��5其他影響速率的因素
8��3��6具有電流補償功能的UBE倍增電路
8��3��7改進轉換速率的50W(AB類)Hi�睩i功放設計實例
第9章功率放大器設計實例分析
9��1全互補對稱功率放大器
9��1��1互補對稱差分輸入級
9��1��2電壓放大級
9��1��3功率輸齣級
9��1��4輸齣電感的作用
9��1��5大功率2SC5200和2SA1943對管
9��2功率放大電路的安全運行
9��2��1功率管的二次擊穿
9��2��2功率管的安全工作區
9��2��3功率管的散熱問題
9��3用LM3886製作雙聲道功放
9��3��1LM3886簡介
9��3��2電路結構及工作原理
第10章A類功率放大器設計
10��1準A類功率放大器
10��1��1A類功放輸齣級工作分析
10��1��2準A類功放的前置輸入級工作狀況
10��1��3準A類功放的激勵級的靜態電流
10��1��4功率輸齣級的電流分配
10��1��5功率輸齣級的電流波形
10��1��6電源電路及指示
10��1��7場效應管2SK246、晶體管2SC2240和2SA970
10��2集成運放+分立元件甲類功放
10��2��1電路結構與工作原理
10��2��2關鍵元器件
結束語
參考文獻
音頻功率放大器(以下簡稱功放)是一種能量轉換電路,要求在失真許可的範圍內,可高效地為負載提供盡可能大的功率。因此,功放的工作電壓與電流的變化範圍大,常常處在大信號或接近極限運用狀態。為瞭提高效率、降低損耗,電路采用互補推挽輸齣方式,功放的工作狀態設置為B類或AB類,可減小交越失真。由於功放管承受高電壓、大電流,因此必須重視功放管的過流保護和散熱問題。
功率放大器既可由集成電路實現,也可由分立元器件組成,或二者兼具。集成功放因電路成熟,低頻性能好,信噪比較小,內部設計具有保護電路,外圍電路簡單,無須調整,故可靠性高。雖然集成電路有很多優點,但功率不能做得太大,因為輸齣功率大,耗散功率也大,但芯片麵積小,散熱問題無法解決。由分立元器件組成的功放,如果電路選擇得好、參數選擇得恰當、元件性能優良、設計和調試好,性能可以做到非常優良。
目前,市場上集成功放與分立元器件功放分庭抗禮,各具特色,誰也無法取代誰。集成功放與分立元器件功放相比,具有以下幾個方麵的特點:
① 由集成電路工藝製造齣來的元器件,雖然參數的精度不是很高,受溫度的影響也較大,但由於各有關元器件都同處在一個矽片上,距離又非常接近,因此對稱性較好,適用於構成差分放大器——這種放大器幾乎是集成運放和音頻功率放大器必選的輸入級電路。
② 由集成電路工藝製造齣來的電阻,其阻值範圍有一定的局限性,一般在幾十歐到幾十韆歐之間,因此在需要很高阻值的電阻時,就要在電路中另想辦法。
③ 在集成電路中,製造晶體管(特彆是NPN管)往往比製造電阻、電容等無源器件更加方便,占用更少的芯片麵積,因而成本更低廉,所以在集成放大電路中,常常用晶體管恒流源代替電阻,尤其是大電阻。
④ 集成電路工藝不適於製造幾十皮法以上的電容器,至於電感器就更睏難,因此放大級之間通常都采用直接耦閤方式,而不采用阻容耦閤方式。
本書立足於由分立元器件組成的功放設計與製作,有利於電子愛好者學習,因為晶體管、二極管、電阻、電容等器件可以自由調整,可以根據個人的愛好去設計音色、音域、功率等。最簡單的功放電路隻要十幾隻元件就能實現,若增加過壓、過流、過熱等保護,電路也可以很復雜,並且性能一般不會低於中、低檔集成功放。
本書在說明或設計晶體管功放時,既有過去常常采用的等效電路方法,又有“假設模型”的方法。前者,對於在學校學過的使用等效電路方法進行設計的讀者來說可謂輕車熟路,得心應手;後者,筆者根據多年的工作經驗和對電路理論的深刻理解,自創“假設模型”,通俗易懂。這些方法對於廣大讀者理解與掌握功放的工作原理彆具匠心,非常有效,而且在電路設計時也不會感到不便。
參與本書編寫的都是多年從事電子技術職業教育的老師,具有豐富的經驗。其中,第1、2、4、10章由中山市技師學院葛中海老師編寫,第3、8章由河源技師學院呂鞦珍老師編寫,第6、9章由河源技師學院陳芳老師編寫,第5章由廣東省核工業華南高級技工學校陳德生老師編寫,第7章由中山市技師學院楊耿國老師編寫。葛中海老師負責全書的策劃、審閱和定稿。
由於編者能力和水平有限,書中疏漏、欠妥和錯誤之處在所難免,懇請各界讀者多加指正,以便今後不斷改進。有興趣與葛中海老師交流或需要電路圖及PCB圖資料的朋友,敬請聯係主編,QQ:1278685727。
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