音频放大电路 

音频放大电路

音频放大电路工作的频率范围为20～20 000Hz，它可以对整个音频范围放大，也可以只放大其中的一部分。音频放大电路一般由两部分组成：一是电压放大电路，主要用于提高信号的电压以有效驱动功率放大电路，它实际上是一个共发射极放大电路，通常称为前置推动级；另一是功率放大电路，主要用于给负载（如扬声器）提供足够的驱动功率，通常称为输出级。图1所示是一个典型的音频放大电路，图中：VT₁构成电压放大电路，VT₂、VT₃、VT₄、VT₅构成功率放大电路。

 

图1  音频放大电路

1．功率放大电路概述

功率放大电路在多级放大电路中处于最后一级，其主要作用是输出足够大的功率去驱动负载，如扬声器、伺服电机、指示表头、记录器等。功率放大电路要求：输出电压和输出电流的幅度都比较大，效率高。因此，三极管工作在大电压、大电流状态，管子的损耗功率大，发热严重，必须选用大功率三极管（通常称为功放管），且要加装符合规定要求的散热装置。由于三极管处于大信号运用状态，不能采用微变等效电路分析法，一般采用图解分析法。

根据静态工作点设置的不同，放大电路可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类。甲类放大电路的静态工作点设置适中，输入信号在整个周期内均得到放大、输出，如图2（a）所示。乙类放大电路的静态工作点设置在三极管输出特性曲线的横轴上，输入信号只有半个周期得到放大、输出，如图2（b）所示。甲乙类放大电路静态工作点的设置使输入信号在大于半个周期但小于整个周期的时间内得到放大、输出，如图2（c）所示。丙类放大电路静态工作点的设置使输入信号在小于半个周期的时间内得到放大、输出，如图2（d）所示。

为降低三极管静态管耗，提高效率，功率放大电路通常采用甲乙类工作方式，即将功率放大电路的静态工作点设置在接近横轴的放大区内。这样，对应输入信号将有半周产生失真，解决的办法是用两只三极管分别对半个周期的输入信号进行放大。目前，实际应用中普遍采用互补对称功率放大电路，它又分为OCL互补对称功率放大电路和OTL互补对称功率放大电路等。

 

图2  各类放大电路的输出波形

        2. OCL电路

 （1）电路图：

图 3  OCL功率放大电路

（1） 静态分析

当u_i＝0时，因电路上下对称，静态发射极电位U_E＝0，负载电阻R_L中无电流通过，u_o＝0。因三极管处于微导通状态，所以两管的I_B≈0、I_C≈0、∣U_CE∣＝∣V_CC∣，基本无静态功耗。

（2） 动态分析

设输入信号为正弦电压u_i，在u_i正半周，VT₂发射结承受正向电压，VT₃发射结承受反向电压，故VT₂导通、VT₃截止，＋V_CC通过VT₂向R_L供电，在R_L上获得跟随u_i的正半周信号电压u_o，即（u_o≈u_i）；在u_i负半周，VT₂承受反向电压，VT₃承受正向电压，故VT₂截止，VT₃导通，－V_CC通过VT₃向R_L供电，在R_L上获得跟随u_i的负半周信号电压u_o。这样通过两只管子轮换导通在负载R_L上获得了完整的正弦波信号电压。

由此可知：输出电压u_o虽未被放大，但 由于i_L＝ i_e＝（1＋β）i_b，具有电流放大作用，因此具有功率放大作用。

（3） 参数计算

① 最大输出功率P_om

P_om＝

I_omU_om＝

×

＝

×

② 直流电源供给的功率P_V

P_V ＝

×

③ 效率η：输出功率P_o与直流电源供给功率P_V的比值，即

η＝

④ 三极管管耗P_C

P_C ＝

（P_V －P_o）