在電子線路功率一章的教學(xué)中,書上有些內(nèi)容只是一提而過,使學(xué)生對于放大器的認(rèn)識模糊,因此有必要對它作以詳細(xì)的介紹。
電器電路中放大電路的末級在輸出大幅度信號電壓的同時,還必須輸出大幅度的電流,即向負(fù)載提供足夠的功率,這種放大器就稱為功率放大器。一個功率放大器的直流電源提供的功率,能不能最大限度地轉(zhuǎn)換成交流輸出功率,關(guān)鍵要看放大器的工作狀態(tài)和如何選擇元器件了。
一、功率放大器工作狀態(tài)
功率放大器按工作狀態(tài)的不同,可分為甲類、乙類和甲乙類三種。
(1)甲類放大器的特點(diǎn)是工作點(diǎn)選在輸出特性曲線線性區(qū)的中間位置,信號電流在整個周期內(nèi)都流通,失真小但效率低,輸出功率也小。實(shí)際效率為30%左右,常用做功率放大器的推動級。
(2)乙類放大器工作點(diǎn)選在基極電流等于零的那條輸出特性曲線上,信號電流只在半周期內(nèi)流通,效率高,輸出功率大,但失真嚴(yán)重。常見電路就是乙類雙管推挽功率放大器,它利用兩只型號相同、主要參數(shù)相同的晶體管,采用變壓器耦合組成工作在乙類狀態(tài)的推挽功率放大器,可以獲得高效率、低失真的功率放大。效率一般可達(dá)50%~70%。常見電路有OTL和OCL。
(3)第三類放大器的工作點(diǎn)既不像乙類放大選得那樣低,也不像甲類那樣高,電流截止的時間小于半周期,工作性能介于甲類和乙類之間。推挽放大器如果采用甲乙類放大方式,就可以大大減小交越失真。所以一般的實(shí)用電路,在靜態(tài)時都要給晶體管加上一定的正向偏壓。保證晶體管在信號電壓較低時,仍處于良好導(dǎo)通狀態(tài)。
二、功率放大器對元件的要求
功率放大器通常工作在大電壓、大電流的情況下,這就要求放大器的元件要有一定的可靠性和穩(wěn)定性。
(1)電阻器的選用。功放器輸出電流一般比較大。輸出管的發(fā)射極電阻要選用功率比較大的電阻?;パa(bǔ)對稱電路PNP和NPN復(fù)合管的偏置電阻,最好數(shù)值相等,誤差不能太大。特別是OCL電路中的電阻器要選用穩(wěn)定性高的碳膜或金屬膜電阻。半可變電阻要質(zhì)量好,接觸牢靠。OCL、OTL電路中做復(fù)合管基極偏置電阻的可調(diào)電阻器一旦接觸不良,功率管就很容易因電流劇增而損壞,最好還是調(diào)好后用固定電阻代替。
(2)電容器的選用。聲頻功放電路中使用最多的是電解電容,要選用漏電小,耐壓高的優(yōu)質(zhì)電容器。
(3)對晶體管的主要要求。功率放大器為了獲得較大的輸出功率,在輸出信號不失真的前題下,要求功放管的動態(tài)集電極電壓和電流有最大的幅度。一般功率管都運(yùn)用在極限狀態(tài)。晶體管的主要極限多數(shù)是:集電極最大允許電流ICM,反向擊穿電壓BVceo,集電極最大允許耗散功率Pcm等。使用時,這三項參數(shù)都不能超過晶體管手冊繪出的數(shù)值,否則將引起晶體管損壞。在高保真聲頻放大器中,還要考慮管子的頻率特性。因為硅管的截止頻率比低頻鍺管高得多,一般OCL電路中功率管大都使用硅管。硅管飽和壓降大,電源電壓應(yīng)考慮用得高一些。三極管工作在極限狀態(tài),因此散熱措施也很重要。散熱片最好使用銅質(zhì)或鋁質(zhì)的。
(唐山市豐南職教中心)