第三节音频功率放大器..doc

第七节：音频功率放大器 一、双管乙类功率放大器的功能和问题 如图所示： 1、能够双向输出电流 当输入信号为零的时候，电路的静态工作电流为零。 当输入信号正半周的时候，NPN三极管的基极和发射给处于正向偏置状态而输出正半周的电流。 当输入信号负半周的时候，PNP三极管的基极和发射极处于正向偏置状态而输出负半周的电流。 2、问题方面：会产生严重的交越失真 　　当输入正半周电压从零开始向正的方向增加的时候，只有当基极电压增加到超过0.6V左右时，NPN三极管的基极与发射极之间才会导通，负载的电压才能开始向正半周跟随变化。 当输入负半周从零开始向负的方向增加的时候，只有当基极电压电压变化到超过－0.6V左右时，PNP三极管的基极与发射极之间才会导通，负载的电压才能开始向负半周跟随变化。 　　输出电压产生了严重的交越失真，而且这种交越过程不连续的、存在信息缺失的失真是不可修复的。 二、双管甲乙类功率放大器的功能和问题 １、电路结构 如图所示： 根据电路结构，Rb1Z1和R2Z2串联回路的b1和b2点分别为三极管A和B的基极提供了一个正向偏置电压。两个使三极管的基极电压处与正常偏置状态。当输入信号电压上下波动时，由于大容量电容C1和C2的作用，使两个三极管基极的正向偏置电压基本保持不变。 ２、运行原理 如图所示： a、当输入信号正半周的时候，两个三极管的基极电压在保持一个设定电压差的情况下共同向上变化。由于两个三极管都处于微小导通的状态，不像乙类放大器那样存在一个0.7V左右的截止区。所以输出端立刻就可以随输入信号的上升而上升。 也正由于三极管此时处于微小导通的状态，所以输出端电压的上升速率要小于输入信号。 随着输入信号的继续上升，三极管A的导通电流越来越大，输出电压的上升速率越来越接近输入信号。三极管B的导通电流越来越小，但不会完全截止。 如图中Qb1+和Qb2+的位置。 b、当输入信号负半周的时候，两个三极管的基极电压在保持一个设定电压差的情况下共同向负极变化。与正半周的原理一样，输出端同样立刻就可以随输入信号向负极变化。 同样也由于三极管此时处于微小导通的状态，所以输出端电压向负极变化的速率明显小于输入信号。 随着输入信号的继续向负极变化，三极管B的导通电流越来越大，输出电压的向负极变化的速率越来越接近输入信号。三极管A的导通电流越来越小，但不会完全截止（如图B所示）。 如图中Qb1-和Qb2-的位置。 c、由此可见，NPN和PNP三极管输出电压的交越过程是连续的，输出信号电压在接近零的区域与纯乙类放大器相比不仅交越失真小得多，而且不存在信息的丢失。这种柔性的失真很容易用负反馈的方式予以纠正。 d、用负反馈的方式予以纠正该类失真的办法 如图所示： 晶体管的温度系数问题如图所示： 二极管在正向导通电压一定的前提下，正向导通电流与温度成正比。 反过来，二极管在正向导通电流一定的前提下，正向导通电压与温度成反比。 三极管的电流放大倍数与温度成正比。 这就使三极管的所谓正温度系数。 三极管的输出效率最高只能达到70%，所以电路在运行中，三极管的温度一定会升高。 根据三极管正温度系数的原理: a、在三极管基极正向偏置电压一定的情况下，温度越高，三极管的β值就越大，静态工作电流就越大，就会使温度上升得更多。 b、在三极管基极正向偏置电压一定的情况下，温度越高，基极静态偏置电流就越大，集电极静态偏置电流随也就越大，又会使温度上升得更多。 c、前两个因素共同使三极管的温度上升得更多，而上升得更多的温度，又使三极管的B值更严重的增大、基极静态偏置电流以及集电极静态偏置电流也更严重的增大，从而进一步使三极管的温度更加严重的上升。如此恶性循环，很快就会将三极管烧毁。 音频功率放大器所带动的扬声器的阻抗10欧姆，所以音频功率放大器最首先要解决的是三极管的正温度系数问题。 第三节、温度负反馈工作原理 如图所示： 将功率三极管与温度补偿二极管在工艺上组合成顺利的热传导结构。 如图B所示：在理想热传导的条件下，当功率三极管温度上升的时候，热量也传导至温度补偿二极管。功率三极管的静态偏置电流因温度的升高而升高，因为功率三极管的基极和发射极的PN节与温度补偿二极管具有同样的性质，所以也具有同样的温度系数。因此温度补偿二极管的正向导通电压因为温度的升高而而得到同等系数的降低。从而使功率三极管基极的静态偏置电压因温度的升高而得到同等系数的降低，最终使功率三极管的静态工作电流回到不变的水平。 　　然而，现实的条件总是不理想的，这种不理想使该电路存在的问题有： 　　1、根据热学原理，热传导系统总是存在热阻的。功率三极管集电极的发热点与温度补偿