功率放大器两种实现方法的比较
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1分立元件组成功率放大器
图1为一个由分立元件构成的直流化的互补对称OCL电路。电路由差分放大级、电压推动级和复合输出级构成。本电路引入了直流负反馈电路,一般功放中由于存在反馈电容,限制了低频响应,为了消除这种不利影响,只有增大反馈电容,但电容较大,会使电路不稳定。该电路取消了反馈电容,彻底解决了这一矛盾。同时,通过射级电阻引入本级负反馈,明显改善了本级性能并简化了电路。输出级工作在 甲乙类状态,既顾及了效率,也保证元件的线形工作状态。差分管放大倍数等于200,两管相差要非常小。电压推动管放大倍数等于80。
在此条件下,加以性能优良的稳压电源提供能量和偏置,最后对整个电路加以调试。可测得:当前置输入20 mV时,输出功率>12 W。该电路应注意非线形失真及噪声的减小,最终调试较复杂。但电路只有基本放大电路,因此功能扩展余地很大。
2集成功率放大器电路
现在市场上有许多性能优良的集成功放芯片,如双运放NE5532,TDA2040,LM1875,TDA1514等。其中TDA2040功率裕量不大,TDA1514外围电路复杂,所以在集成功放设计中采用LM1875。
图2为用LM1875构成的集成功率放大器,其开环增益为26 dB,即放大倍数A=20。其中20 kΩ、1 kΩ电阻组成负反馈网络,2个二极管为保护二极管,输出端电阻与电容组成防高频自激电路,正负电源两端电容为电源退耦电容。若输出电阻负载上功率>10 W,加上功率管上压降2 V,则可计算得输出效率为66?2%,最大不失真电压峰-峰值为25?3 V,输入信号电压峰-峰值为2?53 V。该电路仍需对前置放大电路、波形变换电路、稳压电源和保护电路加以改进,前置放大电路可以采用2级NE5532典型应用电路;波形变换用高精度运放OP07完成;稳压电源由LM317和LM337组成;保护电路由继电器加三极管电路构成。该电路以模拟放大为主,各电路板之间要采用双芯屏蔽线连接,防止自激干扰。该电路实现功放参数合理,较为简单。
功率放大电路还有其他很多形式,如多级直接耦合式OCL放大电路,无论功率放大电路为哪一种类型,都要注意前置电压放大级、电源电路的设计。最后,还要注意由于工作升温引起的工作点飘移现象,对其做以适当补偿以减小电路的非线形失真和稳定度的提高。
3结语
由分立元件组成的功放,如果电路选择得好,参数选择恰当,元件性能优良,设计和调试的好,则性能也很优良。许多优质功放均是分立功放。但只要其中一个环节出现问题,则性能会低于一般集成功放。且为了不致过载、过流、过热等损坏元件,需要加以复杂的保护电路。在立元件组成功放中由三极管、二极管、电阻、电容等器件组成的核心电路,提供了自由调整的余地。
集成功放电路成熟,低频性能好,内部设计具有复合保护电路,可以增加其工作的可靠性,尤其集成厚膜器件参数稳定,无须调整,信噪比较小,而且电路布局合理,外围电路简单,保护功能齐全,还可外加散热片解决散热问题。?
参考文献
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