A類功放講解(甲類功率放大器)

2021-02-07 職需學

這一篇講A類功放,也就是單管功放,重要的還是理解透徹了三極體的應用。上一篇中最簡單的功率放大器已經寫過了,如下圖。

放大倍數就是三極體的放大倍數beta。對於此類電路,各種模擬電子書上也都有了,更細節的可以自己去查找,如有什麼問題,也可以留言。今天呢,把這個圖稍微變化一下,再來看看其放大倍數。比如下圖。本文呢,還是會按照原理去分析,省去那些煩人的公式,想看複雜公式的,可以去找本模擬書去看看,相信知道了電路分析的原理,在去看公式,就比較容易的分析出來了,如果像書上那麼教條的講,也不是本號的初衷了。

這個圖是在上圖的基礎上加了R2和R3,那麼看看這個的放大倍數是多少呢?還是先看看靜態電路的分析吧,靜態電路就是去掉C1及左側的部分還有C2及右側的部分。C1左側是輸入信號,C2左側是負載,通常是喇叭,所以用了個8ohm的電阻來代替的。對於有經驗的老法師,應該一眼就能看出來其放大倍數是10倍,神奇不?現在我們來分析一下這個十倍是怎麼算出來的。


還是從剛才說的靜態工作點入手,根據圖中可知道,A點的電壓是1V,那麼C點的電壓就是0.3V,原因就是A到C點有個二極體的管壓降。那麼C點電壓怎麼算呢?


首先得明白此時三極體工作在放大區,那麼CE兩端的電壓就不是恆定不變的0.3V左右。這時候,可以從計算R3的電流入手。

Ir3 = 0.3V/1K = 0.3mA


忽略掉BE之間的微小電流,那麼這裡的電流都是來自於B點,也就是流過三極體CE的電流,這個電流也流過了R4。此時C2有隔直流作用,因此不會有電流分流的情況。可以求出來R4上的電壓為:

Vr4 = R4 * Ir3 = 3V


可以把數值帶入進去就可以算出來,最簡單的,本文為了計算方便選了兩個特殊的電阻值。R4:R3=10:1,因此R3上0.3V,那麼R4上就是3V,很簡單吧,那麼就可以算出B點的電壓,為:

Vb= VCC-Vr4 = 15 - 3V =12V


有了直流工作點,再來看看交流工作點,也就是圖二的完整分析了。也就是在1+/-ui,這個ui才是我們的有效輸入信號。按照剛才的方法求,在c點此時的電壓就成了:

Vc = 0.3V +/- ui


那麼B點的電壓,由於是10倍的關係,那麼就成了:

Vb = 3V+/- 10ui


由於C2的作用是隔直流的,因此C2是過不去的,那麼就只有交流+/-10ui能過去給負載供電,那麼相比於ui直接加到負載R5上,此時有10ui加到了R5上了。因此此電路的放大倍數就是10倍了(R4/R3)。10倍的放大倍數的前提就是三極體工作在放大區域。能夠放大多大的倍數,就看靜態工作點的選擇了,靜態點的選擇決定了上下浮動的空間,這裡留給讀者先思考一下吧。


舉個簡單的例子,如果輸入信號的電壓比較大,疊加A點的1V以後變成了3V,那麼此時如果按照10倍去考慮,那麼R4上的電壓就成了30V了。這都大於VCC的15V了,這是不可能的,因此說明此時三極體工作在飽和區域了,成了開關了,那麼此時的B點電壓就成了3.3V了,談不上放大了。因此實際使用中要避免此類情況。這裡就需要根據三極體的特性,好好計算靜態工作點和飽和區域,這裡只是給大家介紹原理分析,後面的細節在設計的時候,可以多多的體會。


今天這篇就到這裡吧,有沒有理解透徹一下。其實上篇的放大電路,也是三極體工作飽和區,再回去回味一下,是不是就能更好的理解了呢。下一篇繼續講講幾個擴展的此類放大電路,開闊一下分析思路。


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