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1、毕业论文功率放大电路设计目录摘要前言第一章 放大电路的性能指标1.1放大倍数1.2输入电阻Ri (3)输出电阻Ro1.3输出电阻Ro1.4通频带1.5失真度1. 6频率响应1. 7音调控制范围1.8信噪比第二章 功率放大电路概述2. 1功率放大电路的特点2. 2主要技术指标2. 3功率放大电路中的晶体管2. 4功率放大电路的分析方法第三章 功率放大电路的组成3.1为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路3. 2变压器耦合功率放大电路3. 3无输出变压器的功率电路3.4无输出电容的功率放大电路3. 5桥式推挽功率放大电路第四章 互补功率放大电路4.1 OCL电路的组成及工作原理4.2 OCL电路的
2、输出功率及效率4.3 OCL电路中晶体管的选择致谢 参考文献摘要该课题主要讲述了：功率放大电路的发展过程，功率放大电路的原理，组成，分类， 性能指标及对性能指标的分析，各个类型放大电路的特点及使用场合，整个放大电路的分 析，设计，以及对在设计放大电路过程中出现的一些相关问题的解决方案，功率放大器研 究的主要问题是如何获得高效率、大功率输出。根据高频功率放大器输出功率不同，有便 携式毫瓦级小功率，还有千瓦或兆瓦级的大功率高频功放。无论是小功率还是大功率，其 输出高频信号的功率都是由直流电源的能量经功率放大器转化而来，实践证明，功率放大 器工作在甲类（A）状态效率最低；乙类（B）状态效率比甲类高；
3、丙类（C）状态效率更 高。为了获得高效率，高频功率放大器通常工作在丙类状态关键词：放大电路、 前言在无线电广播和通信的发射机中，高频载波信号由振荡器产生，一般情况下，高频 振荡信号的功率很小，不能满足天线对发射功率的要求，需要对高频信号进行功率放大。 在发射机中完成功率放大的电路称作高频功率放大电路。高频信号的基本特征是其频率 高，能以无线电波的形式发射，因此，高频功率放大电路也称射频功率放大电路。 高频功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率输出。根据高频功率放大器输 出功率不同，有便携式毫瓦级小功率，还有千瓦或兆瓦级的大功率高频功放。无论是小功 率还是大功率，其输出高频信号的功率都
4、是由直流电源的能量经功率放大器转化而来。 根据采用的负载不同，高频功率放大器可分为窄带功率放大器和宽带功率放大器。 窄带功率放大器是以选频网络为负载。因此又把它称为谐振功率放大器。宽带功率放大器 是以宽带传输线变压器为负载。因此又把它称为非谐振功率放大器。宽带功率放大器可解 决窄带功率放大器难于迅速变换选频网络中心频率的问题。宽带功率放大器的负载不具有 滤波能力。所谓窄带信号是指带宽远小于中心频率的信号。例如，中波广播电台的带宽为 10kHz,如果中心频率为1000kHz，则它的相对频带宽度只有1%。按功率放大管导通角的 不同，高频功率放大器可分为甲类、乙类、丙类、丁类等；所谓功率放大管导通角
5、，是指 放大 管在一个信号周期内导通时间的长短。如果在信号的正负半周，功放管始终处于导通状态， 则称功放管处于甲类工作状态，所组成的功放电路也就称为甲类功放电路；如果功放管在 信号的半个周期内截止，半个周期内导通，称电路为乙类功放电路。如果功放管只在正半 周的一小部分时间内导通，即只有正半周的信号超过一定的幅度以后功放管才导通，信号 在负半周及正半周输入信号幅度较小时均不导通，称电路为丙类功放电路。实践证明，功率放大器工作在甲类（A）状态效率最低；乙类（B）状态效率比甲类高；丙 类（C）状态效率更高。为了获得高效率，高频功率放大器通常工作在丙类状态。 本章首先讨论工作在丙类状态的谐振功率放大器
6、，然后讨论宽带功率放大器的工作原理。第一章 放大电路的性能指标1.1 放大倍数输出信号的电压和电流幅度得到了放大，所以输出功率也会有所放大。对放大电路而 言有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数，它们通常都是按正弦量定义的。放大 倍数定义式中各有关量如图所示。负载信号嘛枚大曰路图 5-1放大倍数的定义电压放大倍数定义为电流放大倍数定义为功率放大倍数定义为A = V /Vv o iA = I /Ii o i(03.01)(03.02)(03.03)1.2 输入电阻 Rii 输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数， R 大，放大电路从信号源吸 i取的电流则小，反之则大。R的定义见图和
7、式(03.04)iR =V. /I.(03.04)i i i子 A 咅放大电路图5-2输入电阻的定义1.3输出电阻Ro输出电阻是表明放大电路带负载的能力，R大，表明放大电路带负载的能力差，反之o则强。R的定义见图和式(03.05)。o(03.05)图(a)是从输出端加假想电源求R ,图(b)是通过放大电路负载特性曲线求R。 oo丄I-A:丄图6-1图6-2(a)从输出端求Vo(b)从负载特性曲线求输出电阻的定义根据图03.04(b)，在带R时，测得V ,1 ，开路时输出为V。根据式(03.05)有L o o oR =AP /AI = (PP )/1 = (PP )R /Po o o o o o
8、 o o L o=(“ /“ ) 1R(03.06)o o L注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放 大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。1.4通频带放大电路的增益A(f)是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数通常都要下降。当A(f)下降到中频电压放大倍数A的丄时，即0 2AA(f)=A(f)=T 0.7 A(03.07)L H 辽O相应的频率f称为下限频率，f称为上限频率，如图03.05所示。LHII扎/h图7-1通频带的定义1.5失真度通过功率放大器放大在、输出信号应该同输入信号内容完全相同，只是幅度(电压) 不同而已。也训是说，功率放大器推
9、动扬声器发出的声音应该同讲话人的声音完全一样， 只是音量大小不同而已。事实上，通过扬声器放出的声音同讲话人的声音多少会有一些区 别。质量低劣的功率放大器发出的声音甚至同讲话人的声音相差很远，有时还产生闷塞、 沙哑的声音。我们把功率放大器输出信号同输入信号不同，产生畸变的这种现象叫做失真。音频信号通过功率放大器后，由于非线性元件所引起的各种谐波成份，新增加总谐波 成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。普通功放约1.2%；优质功放约0.010.003%。由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波，不能反映出放大器的全貌。 实际的音乐信号是各种速率不同的复合波，其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标
10、。故 高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、瞬态互调失真等参数。(1) 互调失真(IMD):将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的简谐信号合成波，按4:1的幅 值输入到被测量的放大器中，从额定负载上测出互调失真系数。(2) 瞬态失真(TIM)：将方波信号输入到放大器后，其输出波形包络的保持能力来表达。如 放大器的转换速率不够，则方波信号即会产生变形，而产生瞬态失真。主要反映在快速的 音乐突变信号中，如打击乐器、钢琴、木琴等，如瞬态失真大，则清脆的乐音将变得含混 不清。瞬态互调失真：将3.15kHz的方波信号与15kHz的正弦波信号按峰值振幅比4:1混合, 经放大器后，新增加全部互调失真
11、的产物有效值与原来正弦振幅的百分比。如放大器采用 深度大回环负反馈，瞬态互调失真一般较大，具体反映出声音呆滞、生硬、无临场感；反 之，则声音圆滑、细腻、自然。为了定量表示失真的大小，我们把输出信号各次谐波电压有效值的总和同基次波电压有 效值的比，用百分数表示，叫做功率放大器的谐波失真，或失真度，它可以通过失真度测 量议直接测量出来，一般功率放大器的失真在7%以下，高传真功率放大器的失真度在1% 以下，10%以上的失真，人耳可以分辨出来。1.6 频率响应在振幅允许的范围内l放大器能重放声音的频率范围。在额定的频率范围内，输出电 压幅度的最大值与最小值之比，以分贝数(dB)来表示其不均匀度。普通功
12、放的频率响应为 20Hz-20kHz 约(+/-)l-3dB；优质功放的频率响应为 20Hz-20kHz 约 +/-0.1dB。我们知道不同乐器或不同的人发出的声音都不是由单一频率信号组成，而是由各种频 率成分构成的频谱所组成的，一个乐队既有发声频率较低的乐器，又有发声频率较高的乐 器，演奏起来占有很宽的频谱，听起来是十分悦耳的，这一频谱范围可以接近整个音频范 围，即20Hz-20KHz,如果用功率放大器来放音，那就要求功率放大器对每一频率成份的信 号都具有相同的放大倍数，这时听起来才同真正乐队演奏具有同样的效果，如果高音频的 放大倍数小了，听起来就会感觉到声音发闷，含混不清;如果低音频的放大
13、倍数小了，听 起来就显得单调，缺乏浑厚的感觉。我们用频率响应（简称频响）这个指标来衡量功率放大器对不同信号放大倍数的均匀 程度，当然我们希望功率放大器对整个音频信号的放大倍数完全相同，事实上，由于晶体 管高频特性、耦合电容等的影响，功率放大器只对一般频率的音频信号的放大倍数才是相 同的，对频率很低或很高的放大倍数都会减少，一般功率放大器的频率响应在100Hz-10Kz 加减2dB范围内，高传真功率放大器的频率响应可以达到20Hz-20Kz1.7 音调控制范围声音中最强与最弱的比值，用dB表示。例如一个乐队的动态范围为90dB，这意味着 最弱部分的功率比最响部分的低90dB。动态范围是功率之比，
14、与声音的绝对水平无关。如 前所述，人耳的动态范围从0到130dB。自然界各种声音的动态范围的变化也是很大的。 一般语言信号大约只有2045dB,有些交响乐的动态范围可达30130dB或更高。但由于 一些因素的限制，音响系统的动态范围很少能达到乐队的动态范围。录音装置的内在噪音 决定了可能录制的最弱音，而系统的最大信号容量（失真水平）限制了最强的音。一般把声 音信号的动态范围定为100dB，有音调控制的功率放大器，能对高、低音进行提升或衰减，为衡量提升的能力引入了 音调控制范围的概念，低音控制范围一般指在输入100Hz信号时，低音控制电位器对这个 信号输出电压的控制范围，并用分贝表示，在输入5K
15、Hz或10KHz信号时高音控制电位器 对这个信号输出电压的控制范围。1.8 信噪比功率放大器额定输出电压与无信号输入时实测噪声电压比称为信号噪声比，简称信噪 比，通常以分贝数来表示。信噪比：301og（额定输出电压/噪声电压）普通功效的信噪比 约6O-90dB；专业级功效信噪比要求大于100dB。信噪比线路中某一参考点的信号功率与无信号时固有的噪音功率之比值，用dB表示。例如，某 磁带录音座的信噪比为50dB，即输出信号功率比噪音功率大50dB。信噪比数值越高，噪 音越小。国际电工委员会对信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63dB，后级放大器大 于等于86dB，合并式放大器大于等于63dB。合并式放大器信噪比的最佳值应大于90dB； 收音头：调频立体声之50dB,实际上以达到70dB以上为佳；磁带录音座之56dB（普通带）， 但经杜比降噪后信噪比有很大提高。如经杜比B降噪后的信噪比可达65dB，经杜比C降 噪后其信噪比可达72dB（以上均指普通带）；激光唱机的信噪比可达90dB以上，高档的更 可达llOdB以上。功率放大器接通电源，不输入信号，距离功率放大器较近的时候，可以听到轻微 的噪声，功率放大器的噪声有两类：一类是有规律的低频哼
