大家好,我是電器電!這篇文章首先給大家簡單的講一下功率放大器。
我們知道電功率=電壓x電流 如果要放大功率,我們可以在電流不變時放大電壓,也可以在電壓不變時放大電流。也可以同時放大電壓和電流。這三種情況都可以放大功率,但是我們所講的功率放大器的作用主要是電流放大。
在學校中大家都見過話筒,當對着話筒講話時,聲音的信号就會變成空氣振動的信号進入話筒,話筒又會變成電信号,此時信号很弱,屬于mV級的信号,此時的信号去推動揚聲器(喇叭)工作,那麼一定是推不動的。此時你也不可能聽到聲音。
那麼我們以前學過共發射極放大電路,把mV級信号送入它的輸入端進行電壓放大,一級放大效果不滿意,可進行二級放大或多級放大。放大後是否可以直接接揚聲器呢?答案是否定的。為什麼呢?共發射極電路如圖所示
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電壓放大後輸出的阻抗比較大,輸出在揚聲器上的電壓就會很低。因為大部分的電壓會被損耗在内阻上,所以揚聲器依然無聲,這時候就需要在揚聲器和電壓放大器之間加一個功率放大器。
由于前面的電壓放大器已經把電壓放的足夠大所以隻需要放大電流,并且把電壓1:1的往下傳遞就可以了。哪個電路可實現此功能呢?
前面學過的共集電極電路就可以實現。由于它有電流放大能力所以可以帶重載,同時有1:1的傳遞電壓能力。
假如我們在1圖當中電壓放大器前面輸入0~360度的正弦波,那麼傳遞電壓和放大電流都是由T一隻管子來完成,并且在0~360度範圍内隻有這一隻管子導通,那麼這種狀态的三極管我們稱之為工作在甲類狀态。當然除了共發射極放大電路工作在甲類狀态外,共集電極放大電路也工作在甲類狀态如圖示
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那麼放大後的電壓經過圖2電路是否會推動揚聲器發聲呢?答案是肯定的,但有很大的問題,存在最大的問題就是效率低。甲類功放一定要讓三極管有合适的靜态工作點。我們以前學過交流負載線。實質上我們應該讓靜态工作點工作在中間位置。所謂中間位置,就是飽和負載線和截止負載線中間位置,這樣就可以輸出最大不失真幅度,系統都是調音量的,調音量就是調共集電極輸入信号的大小。音量低了就可能發生截止性失真,音量高了就可能發生飽和性失真。所以設定靜态工作點,就會把Q點設定在交流負載線的中間位置,當音量增大或減小就不會進入飽和區和截止區,當然實際系統中會有自動增益控制電路也叫AGC電路來控制。
如果把靜态工作點設定在中間位置,此時又會有新的問題,就是靜态功耗的問題,當共集電極交流放大電路在輸入交流信号為0時,此時功放電路和電源索要的電流是IcQ與IbQ的和,又因為IcQ比IbQ大的多,所以我們隻取IcQ,而電源電壓是Ⅴcc,所以電源輸出的功率是Ⅴcc×IcQ。
Q點所對應的IcQ與所對應的電壓乘積就是白白損耗掉的靜态功耗,此時無輸入信号,揚聲器不出聲也就是說它沒有做功。那麼輸入交流信号會怎麼樣呢?一旦輸入信号,因為信号也有過零的時候。過零時也會有這個靜态功耗,此時效率就很低,低到什麼程度呢?效率隻有25%,75%的電源能量被消耗。
可以看出3/4的能量被消耗掉,有用的能量隻有1/4。所以甲類功放一般隻用于小功率電路,主要用于分立元件放大電路中。不能用于大功率的場所。
如果想給負載輸出大功率怎麼辦呢?那麼就不能讓管子通過360度,而讓它180度導通。或比180度多一點點導通。那麼就會引出乙類功放等電路
根據導通時間分為以下四種狀态
甲類→三極管360度導電
甲乙類→三極管180~360度導電
乙類→三極管180度導電或比180度稍小
丙類→三極管180度導電或比180度小的多。
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