功率放大器,功率放大器的特点及原理是什么

功率放大器,功率放大器的特点及原理是什么?

利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
　　功率放大器，简称“功放”。很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。

一、功率放大器的特点

向负载提供信号功率的放大器，通常称为功率放大器。功率放大器工作时，信号电压和电流的幅度都比较大，因此具有许多不同于小信号放大器的特点。

l．功率放大器的效率

功串放大的实质是通过晶体管的控制作用，把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。交流输出功串和直流电源功率息息相关。一个功率放大器的直流电源提供的功率究竟能有多少转换成交流输出功率呢？我们当然希望功率放大器最好能把直流功率（PE= EcIc）百分之百转换成交流输出功率（Psc＝Uscisc）实际上却是不可能的。因为晶体管自身要有一定的功率消耗，各种电路元件（电阻、变压器等）要消耗一定的功率，这就有个效率问题了。放大器的效率η指输出功率Psc与电源供给的直流动率PE之比，即通常用百分比表示：

η=Psc/PE

通常用百分比表示：

η=Psc/PE×100%

效率越高，表示功率放大器的性能越好。

晶休管在大信号工作条件下，工作点会上下大幅度摆动。一旦工作点跳出输入或输出特性曲线的线性区，就会出现非线性失真。所以对声频功率放大器来说，输出功率总要和非线性失真联系在一起考虑。一般声频功率放大器都有两个指标棗最大输出功率和最大不失真输出功率。前者说明放大器的最大负载能力，后者表示不失真放大的能力。例如，两台扩音机最大输出功率都是50瓦，但一台的最大不失真功率是40瓦，另一台的最大不失真功率是30瓦，前者的性能就要比后者好些。

3、三种工作状态

功率放大器按工作状态的不同，可分为甲类、乙类和甲乙类三种。甲类放大器的特点是工作点选在输出特性曲线线性区的中间位置，信号电流在整个周期内都流通，失真小但效率低，输出功率也小。乙类放大器工作点选在基极电流等于零的那条输出特性曲线上，信号电流只在半周期内流通，效率高，输出功率大，但失真严重。第三类放大器的工作点既不象乙类放大选得那样低，也不象甲类那样高，电流截止的时间小于半周期，工作性能介于甲类和乙类之间。图4一68中对功率放大器的三种工作状态进行了比较，可以帮助我们了解它们的特点。

二、变压器耦合甲类功率放大器

图4－69是变压器耦合甲类声频功率放大器的典型电路。级间耦合采用了变压器耦合方式。图中Bl是输入变压器，B2是输出变压器。Rl、B2、R3和R4、R5、R6分别组成分压式电流负反馈偏置电路，为BG1、BG2提供稳定偏置。C1、C2、C3、C4为交流信号提供通路。经BG1放大的交流信号电流ic1通过B1的初级线圈Ll，在次级线圈人两端感应出输入信号电压Usr2，加在BG2的基一射间进行功率放大。放大的信号再通过B2耦合到扬声器放音。放大器为什么要采用变压器耦合呢？这是因为根据理论分析，为使功率放大器有最大的不失真功率输出和高的效率，放大器中晶体管集电极回路有一个最佳电阻值，而实际的负载电阻值并不等于最佳值，所以需要用变压器进行阻抗变换，将实际负载电阻值变换到最佳值（称为阻抗匹配）。为保证做到这一点，输出变压器初次级圈数之比n应满足下面的关系：

n=N初级/N次级=√R`fz/Rfz

其中Rfz为负载电阻，R'fz为最佳负载电阻。例如，若一功率放大路最佳负载电阻为375欧，所接扬声器音圈电阻为8欧时，变比n=√375/8≈7，即应选用初次级匝数比为7:1的输出变压器。

类似地，输入变压器将使功率放大器和前级实现阻抗匹配。

计算表明，变压器耦合甲类功率放大器的实际效率为30％左右，常用做功率放大器的推动级。

三、乙类双管推挽功率放大器

利用两只型号相同、主要参数相同的晶体管，采用变压器耦合组成工作在乙类状态的推挽功率放大器，可以获得高效率、低失真的功率放大。

乙类推挽功率放