李新
摘 要:在實際中,不同的功放電路要求放大器工作在不同的狀態(tài)。文章闡述了放大器在不同狀態(tài)下的特性和應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:功放電路;特性;應(yīng)用
引言
無論是分立元件放大電路還是集成放大電路,其末級都要接負(fù)載,而要驅(qū)動負(fù)載,放大電路的末級就要輸出較大的功率。能夠向負(fù)載提供足夠功率的放大電路稱為功率放大電路,簡稱功放。在能量控制和轉(zhuǎn)換方面,功率放大電路和其它放大電路沒有本質(zhì)上的區(qū)別,只是功放既不單純追求輸出高電壓,也不單純追求輸出大電流,而是追求在一定的電源電壓下,輸出盡可能大的功率和效率。放大器的工作狀態(tài)不同,特性也不同,因此在實際中,要根據(jù)功放電路不同的要求選擇不同的工作狀態(tài)。
1 功放的特性及應(yīng)用
功率放大電路根據(jù)晶體管導(dǎo)通時間的不同,可分為甲類、乙類、甲乙類和丙類等。[1]
1.1 甲類功放
當(dāng)功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在負(fù)載線的中間時,功放管在輸入信號的整個周期內(nèi)都處于導(dǎo)通狀態(tài),稱為甲類工作狀態(tài),簡稱甲類功放。甲類功放的優(yōu)點是非線性失真小,但缺點是靜態(tài)電流大、管耗大、輸出功率小、效率低,效率的理論最大值為50%。由于非線性失真小,甲類功放可用在寬帶功率放大器中。由于效率低、輸出功率小,甲類功放可用在小功率放大電路,也可采用功率合成技術(shù),實現(xiàn)多個功率放大器的聯(lián)合工作,來獲得較大的輸出功率。
1.2 乙類功放
當(dāng)功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在截止區(qū)時,功放管只在信號為正時導(dǎo)通,而信號為負(fù)時截止,即功放管僅在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通,稱為乙類工作狀態(tài),簡稱乙類功放。乙類功放的優(yōu)點是管耗小,效率高,效率的理論最大值為78.5%,實際應(yīng)用中效率為50%左右。缺點是輸出信號缺少半個周期,失真較大。為了彌補這種失真,從而輸出完整的信號波形,通常采用兩個互補的三極管輪流導(dǎo)通,構(gòu)成互補對稱功率放大電路。但當(dāng)兩個三極管輪流導(dǎo)通時,由于死區(qū)電壓的存在,當(dāng)輸入信號小于功放管的死區(qū)電壓時,管子仍處于截止?fàn)顟B(tài),因此在兩管輸出波形的交接處存在失真,這種失真稱為“交越”失真。
1.3 甲乙類功放
當(dāng)功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在負(fù)載線的下部靠近截止區(qū)時,在輸入信號的整個周期內(nèi),功放管的導(dǎo)通時間大于半個周期,小于一個周期,稱為甲乙類工作狀態(tài),簡稱甲乙類功放。
在乙類互補功率放大電路中,給兩個三極管的基極加上恰當(dāng)?shù)钠茫箖蓚€三極管在靜態(tài)時均處在微導(dǎo)通狀態(tài),當(dāng)兩個三極管輪流導(dǎo)通時,交替過程比較平滑,從而減小交越失真。甲乙類功放的典型應(yīng)用是音頻放大輸出。
1.4 丙類功放
在輸入信號的整個周期內(nèi),功放管的導(dǎo)通時間小于半個周期,稱為丙類工作狀態(tài),簡稱丙類功放。除了功放管,丙類功放還包含既起濾波作用又起阻抗匹配作用的輸出調(diào)諧回路,同時基極偏置電路和集電極偏置電路有特殊要求。丙類功放又因工作狀態(tài)的不同分為欠壓、臨界和過壓三種工作狀態(tài)。三極管工作在放大區(qū)和截止區(qū)時稱為欠壓狀態(tài),三極管剛好不進入飽和區(qū)時稱為臨界工作狀態(tài),三極管進入飽和區(qū)時稱為過壓狀態(tài)。三種狀態(tài)時集電極輸出的波形分別為尖頂余弦脈沖、略微平緩的余弦脈沖和頂端凹陷的余弦脈沖。丙類放大器可和諧振回路共同構(gòu)成丙類諧振功率放大器或丙類倍頻器。丙類功放工作在過壓和臨界狀態(tài)時效率高,理論上可達到100%,實際效率為70%左右。
2 典型電路及應(yīng)用
按輸出耦合方式的不同,功率放大電路又分為變壓器耦合功率放大電路、無輸出變壓器(OTL)功率放大電路、無輸出耦合電容(OCL)功率放大電路及雙向推挽無輸出變壓器(BTL)功率放大電路等。此外,功率放大電路還可分為分立元件功率放大電路和集成功率放大電路。[2]
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,集成電路已成為現(xiàn)代電子電路中的核心器件,廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。LM386是一種音頻集成功率放大電路,具有頻響寬、功耗低、電壓增益可調(diào)節(jié)、適用的電源電壓范圍寬、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于錄音機、收音機和對講機中
隨著放大電路的進一步研究,其分類越來越多,應(yīng)用也越來越廣泛。只有掌握了放大電路的各類狀態(tài),才能根據(jù)需要靈活應(yīng)用。
參考文獻
[1]蘇士美.模擬電子技術(shù)[M].北京:人民郵電出版社,2007:124.
[2]袁明文,謝廣坤.電子技術(shù)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2013:65.
[3]黃冬梅.電子技術(shù)[M].北京:中國輕工業(yè)出版社,2011:127.