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暑假科协培训-程控功率放大器 机电工程学院科协 培训目标与要求： 1.通过培训，了解功放的概念、参数、分类及原理； 2.经过培训后，对功放电路有一个大致的了解，且能够通过翻阅相关书籍和查看相关网页尝试着去理解其原理，尝试着独立去计算电路各参数； 3.加强单片机的学习，学会使用AD、DA和液晶等器件，然后在1和2的基础上针对大赛题目程控OCL功率放大器的要求，各小组独立地完成设计制作及论文。 功放的定义 一、何谓功放？ 功放是功率放大器的简称，即通过电路获得一定功率的输出信号。 功放的参数 1.输入电阻Ri 信号输入时电路对输入信号呈现的阻碍作用，输入电阻愈大，从信号源吸取的电流越小，对信号源影响也就越小，所以输入电阻越大越好； 2.输出电阻Ro 信号输出时电路呈现的内阻，输出电阻越小越好； 3.输出功率Po 即输出到负载上的信号的功率大小，显然这是我们最关心的参数； 4.效率? 实际输出到负载上的功率占电源提供的总功率的百分比； ? =Po?PE *100%; 5.输入灵敏度 输入灵敏度，是指功放所需最小输入信号电平，它是要求将音源信号放大到足够推动后级功放所需要的必要条件； 6.信噪比 信噪比，数值越大越好，一般用（S/N）表示，用信号功率Ps与噪声功率Pn的比值的分贝数表示，S/N=10lgPs/Pn=20lgVs/Vn（db）； 7.频率响应 频率响应，早期俗称功率带宽，指谐波失真不超过规定值时，功放的1/2额定功率频带宽度，即有高低端下跌-3dB的两个频率点之间所包括的频带，称之为功率带宽。 功放的分类 一、按处理信号的频率分类： 1. 低频功放 音频范围： 几十Hz——几十KHz ； 2.高频功放 音频范围： 几百KHz——几十兆Hz； 二、按功率管导通时间分类 1.甲类功放 输入信号的整个周期内，晶体管均导通； 2.乙类功放 输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通 3.甲乙类功放 输入信号的整个周期内，晶体管导通时间大于半个周期而小于全周； 4.丙类功放 小于半周； 甲类功放 简单甲类功放电路图 Rb uo USC ui RE 波形图： 甲类功放分析 1.为使输出信号的幅值尽可能大(要保证不失真)，静态工作点（Q）设置较高（靠近负载线的中部）。 静态工作点 UCEQ = 0.5USC ICQ=0.5USC/RE 忽略饱和压降和截止区，则：Uommax= 0.5USC 电源功率： PE=USC *ICQ= ??25% Q Ic uCE USC 乙类功放 乙类功放电路图 功放管工作波形图 当Ui=0V 时，T1、T2都不导通，Uo=0V; 当Ui0V时，T1工作，T2 截止； 当Ui0V时，T1截止，T2导通； ui -USC T1 T2 uo +USC RL iL 乙类功放分析 静态电流 IBQ=0A，ICQ=0A； 每个管导通半个周期，则 Uom=USC; Iom=USC/RL； 输出最大功率： 管耗： 电源功率 效率：?=0.25π=78.5% 乙类功放存在的问题 如左图所示，由于三极管有一段死区，一个三极管截止的时候并不能保证另一个三极管马上导通，因此，在两管的交界处波形不能连接起来，从而出行失真，这种现象称为交越失真。 甲乙类功放 甲乙类功放电路图： 甲乙类功放是针对乙类功放存在交越失真而设计的 当输入信号为0V时，利用二极管D1，D2的0.7V压降是T1、T2两管的基极分别置为0.7V，-0.7V，使两关处于微导通状态，使得只要输入信号不为零，T1，T2中的一个管就工作于放大状态。 D类功放 什么是D类功放？ 放大元件处于开关工作状态的一种功率放大器。无信号输入时放大器处于截止状态，不耗电。工作时，靠输入信号让晶体管进入饱和状态，晶体管相当于一个接通的开关，把电源与负载直接接通。理想晶体管因为没有饱和压降而不耗电，实际上晶体管总会有很小的饱和压降而消耗部分电能。这种耗电只与管子的特性有关，而与信号输出的大小无关，所以特别有利于超大功率的场合。在理想情况下，D类功放的效率为100%。 D类功放原理 第二部分：D类功放 这是一个脉冲控制的大电流开关放大器，把比较器输出的PWM信号变成高电压、大电流的大功率PWM信号。能够输出的最大功率有负载、电源电压和晶体管允许流过的电流来决定。 第三部分：解调信号 把大功率PWM波形中的声音信息还原出来。方法很简单，只需要用一个低通滤波器。但由于此时电流很大，RC结构的低通滤波器电阻会耗能，不能采用，必须使用LC低通滤波器。 D类功放的基本结构主要分为三大部分： 第一部分：调制器 最简单的只需用