嵌入式硬件技术甲类、乙类、甲乙类功率放大原理-综合

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详细请参考：

1:初级硬件工程师必会的模拟电路之一：功率放大电路
https://blog.csdn.net/weixin_40727233/article/details/104496850

2：关于电路中输入阻抗和输出阻抗大小的讨论
https://blog.csdn.net/weixin_40727233/article/details/105308087

image.png

1 共集放大电路（射极跟随器）

  • 共集放大电路（射极跟随器） image.png

  • 瞬时现象仿真结果 image.png

  • 从电路瞬时现象仿真结果可以看出：

    （1）共集极放大电路的放大倍数为1，又被称为射极跟随器
    （2）只要三极管be导通，“射随”就成立
    （3）射随电路用于连接在两个电路，起到有病治病，无病强身的“缓冲器”的作用

2 甲类功率放大电路

  • 甲类功率放大电路 image.png
  • 输入与输出波形 image.png

2.1 总结(电路在处于稳态时，C1可以看成电池)

  • 电路在处于稳态时，C1可以看成电池。在没有交流信号输入时，Ve的电位为7.7-0.7=7V，即C1两端的电压，因此Re、C1、RL组成的回路，它们的分压关系为 image.png
  • 当输入信号小于Ve+0.7V时，be之间的PN截将截止，于是就发生了截止失真 从左图中可以看出，只要输入信号的瞬时值小于6.7V，就会发生“削底失真”，而对应的输出信号最小为-1V。 从右图中可以看出，只要输入信号的瞬时值小于1.7V，就会发生“削底失真”。
  • Re取值不当，会造成失真；RL与Re是密切相关的，RL越小，Re则也要越小，避免发生失真现象。
  • Re的值不能取过大，过大会造成静态损耗大，在音响系统中，负载阻值往往只有4Ω/8Ω，而Re的取值也必须在这个范围之内，因此，静态功耗就会过大，但是甲类功耗的音质效果较好。

3 乙类功率放大电路

  • 在甲类功放电路中，无论有无输入信号，均会有电流从Vcc经Re到GND，为了克服甲类功放静态功耗大的缺点，可以将Re替换成PNP三极管，基本思路为：
  • （1）输入信号为正半周期VT1导通，构成射随跟随器
  • （2）输入信号为负半周期VT2导通，也构成射随跟随器
  • （3）VT1和VT2不会同时导通，所以没有静态功耗 image.png
  • 输入与输出波形变化 image.png
  • 从上图中发现，输出波形VF1出现“交越失真”现象
  • 由于输出VT1和VT2不总是导通，所以输出电压的表达式是非线性的，如下: image.png

3.1 如何消除交越失真(此处主要是二极管压降是固定的，因此B点电压为A+0.7)

  • 如何消除交越失真 image.png
  • 只要VD1和VD2导通，就可以是为0.7V的电池，因此有 image.png
  • 输入与输出波形变化 image.png

3.2 技术注意点

  • VD1和VD2要选择管压降为0.7V的二极管，如1N4007。如果选择肖特基二极管，管压降为0.5V，不够抵消Ube
  • 从降低功耗的角度来说，希望R1和R2的阻值越大越好。但是电阻阻值不能选取过大，要根据负载电流来设计。负载电流为Ie，而Ie=βIb，Ib不足同样会导致交越失真

4 甲乙类功率放大电路

  • 对于乙类功率放大电路在小电流下性能良好，但是用于大功率放大电路时，会有很大问题
  • 大功率下，三极管VT1和VT2的发热远远比二极管VD1和VD2严重，因为它们的电流相差很大
  • 由于-2.5mV/℃的温漂作用，Ube会降低，但二极管基本不变，下面我们通过添加二管VD3和VD4来模拟二极管的管压降高于三极管的Ube的情况

4.1 三极管因发热而损坏，称为“热击穿”

image.png

4.2 引入射极电阻来限制输出电流，组成甲乙类功率放大电路

image.png

4.3 OCL

image.png

4.4 OTL功放电路 （单电压供电）

  • R1的作用是使三极管管工作在微微导通的状态，工作在甲乙类
  • E点静态工作点，通常被调整在Vcc/2，通过Rw调整
  • 电容可以理解为电池，一般都得几百微法 image.png
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