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B级推挽50W输出功率放大器设计要点

发布时间:2010-02-24 21:57:41  来源:资料室    作者:   更新20190819 073618

B级推挽50W输出功率放大器设计要点:一般减小放大器的失真率时采取加大负反馈的方法。但是回路增益有限度,如果要得到大的开环增益,就不能避免频率特性的恶化。因此要尽可能地提高加反馈前电路的各个特性,最后施加NFB得到更高的性能。

第1级的要点

因为晶体管是电流放大元件,所以驱动基极的阻抗在某值时非线性失真变小。

并且,为了增大放大倍数,如果增大负载阻抗,则因晶体管的反馈电容,使截止频率降低,高频回路增益变小,以至得不到规定的反馈量。

图1是标准的低失真率放大器。第一级差动放大器的集电极负载为电流密勒连接,将差动输出变换成单一输出。

这是对增大第1级放大倍数非常有效的方法。因此电压振幅小,所以转换速度第2级那么重要。

第二级电路的优点

为了在第2级得到所规定的输出振幅,必须使大振幅时的失真率好。因为流经基极电流的hFE倍为集电极电流,采用恒流负载好。第2级也用差动放大器构成。其负载有时也附加电流密勒电路。

因极电极偏置电流决定转换速度,所以要考虑集电极损失,尽量采用大电流。集电极损失大的晶体管,一般,输入电容C。b也大,使频率性恶化,请特别注意。

输出级电路的要点

B级推挽放大器必然在输出级产生交迭失真。这是因为互补连接的晶体管交互进行开关,波形连接变坏的缘故,特别在高频时,因为失真变大,即使大量增加负反馈也不能改善。

为此,加适当偏置,使各个晶体管为不完全的断开状态。一般放大器的偏置电流定为数十mA,但A级放大器不能完全关断状态,所以最大输出电流Ic(max)的1/2作为加入偏置后的集电极电流。

图2是输出为50W,失真0.003%的放大器电路。是混合功率集成电路(三洋STK084G)的内部电路。除此之外,双补加了阴地-栅地级联放大器(Tr8)。由于减低了Tr9的密勒效应,而改善了高频特性。

   Tr7是B级输出电路的偏置电路。D3和D4是为了保持输出级的偏置电流稳定而补偿晶体管VBE的温度系数而采用的。

      图3 是该集成电路及失真特性图。可以看出该电路有足够的高保真度。

B级推挽50W输出功率放大器设计要点

               图1    低失真放大器的要点

   图2    三洋STK084G的内部电路(50W,1kHz,失真率0.003%)

                图3    50W功率放大器电路例和失真特性

B级推挽输出电路

    图4.是B级输出电路图。RL上的电流由Tr1,Tr2供给。并且加在RL上的电压不能达到电源电压+Vcc/2,-Vcc/2的满幅。这是因为输出晶体管的VCE有饱和电压VCE(sat),以及为增大安全工作区(ASO)而插入的发射极电阻RE的缘故。

      这种电路的有效最大输出功率Po(max)为:

Po(max)=Vcc2/8·RL

      有效最大输出的输出峰值电压Vo(max)为:

由此得出流经输出晶体管的最大集电极电流Ic(max)为:

正弦波的平均供给电流Idc为:

     如果给出最大输出功率和负载电阻,则电源电压Vcc,可以用下式计算。

Vcc=Vo(max)+2[VCE(sat)+Ic(max)·RE]

     粗略计算可用Vcc=1.1Vo(max)计算。

             图4 B级推挽输出电路


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