功率放大電路及應(yīng)用

李新

摘 要：在實(shí)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(jí)都要接負(fù)載，而要驅(qū)動(dòng)負(fù)載，放大電路的末級(jí)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(jiǎn)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(shí)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(shí)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(diǎn)設(shè)置在負(fù)載線的中間時(shí)，功放管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)都處于導(dǎo)通狀態(tài)，稱為甲類工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱甲類功放。甲類功放的優(yōu)點(diǎn)是非線性失真小，但缺點(diǎn)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(shí)現(xiàn)多個(gè)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(diǎn)設(shè)置在截止區(qū)時(shí)，功放管只在信號(hào)為正時(shí)導(dǎo)通，而信號(hào)為負(fù)時(shí)截止，即功放管僅在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，稱為乙類工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱乙類功放。乙類功放的優(yōu)點(diǎn)是管耗小，效率高，效率的理論最大值為78.5%，實(shí)際應(yīng)用中效率為50%左右。缺點(diǎn)是輸出信號(hào)缺少半個(gè)周期，失真較大。為了彌補(bǔ)這種失真，從而輸出完整的信號(hào)波形，通常采用兩個(gè)互補(bǔ)的三極管輪流導(dǎo)通，構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路。但當(dāng)兩個(gè)三極管輪流導(dǎo)通時(shí)，由于死區(qū)電壓的存在，當(dāng)輸入信號(hào)小于功放管的死區(qū)電壓時(shí)，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(diǎn)設(shè)置在負(fù)載線的下部靠近截止區(qū)時(shí)，在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功放管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，小于一個(gè)周期，稱為甲乙類工作狀態(tài)，簡(jiǎn)稱甲乙類功放。

在乙類互補(bǔ)功率放大電路中，給兩個(gè)三極管的基極加上恰當(dāng)?shù)钠茫箖蓚€(gè)三極管在靜態(tài)時(shí)均處在微導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)兩個(gè)三極管輪流導(dǎo)通時(shí)，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(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功放管的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期，稱為丙類工作狀態(tài)，簡(jiǎn)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(shí)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(shí)稱為欠壓狀態(tài)，三極管剛好不進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)稱為臨界工作狀態(tài)，三極管進(jìn)入飽和區(qū)時(shí)稱為過壓狀態(tài)。三種狀態(tài)時(shí)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(shí)效率高，理論上可達(dá)到100%，實(shí)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(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)、收音機(jī)和對(duì)講機(jī)中

隨著放大電路的進(jìn)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(xiàn)

[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.