各種放大器電路之功率放大器的分析

供給負(fù)載一定輸出功率的放大器叫做功率放大器。它是收音機、擴音機或其他電子設(shè)備的末級，它推動揚聲器發(fā)出聲音，使電動機轉(zhuǎn)動，使記錄儀表動作等。功率放大器主要是考慮如何獲得最大的輸出功率、最小的失真和最高的效率。

由于變壓器耦合損耗小，又能變換阻抗，使負(fù)載和晶體管相匹配，所以功率放大器廣泛采用變壓器耦合電路。音頻功率放大器可以根據(jù)不同的要求，采用甲類放大器、乙類放大器和甲乙類放大器。這種功率放大器是在甲類工作狀態(tài)下運用的，晶體管在輸入信號的整個周期內(nèi)都有放大作用。

C是耦合電容。R1、R2是上下偏置電阻。Re、Ce是直流電流負(fù)反饋電路，起起穩(wěn)定工作點的作用。變壓壓器B是晶體管BG集電極負(fù)載，通過B推動揚聲器Y。甲類功率放大器損耗大、效率低、輸出功率小，一般只用在小功率放大設(shè)備和儀器中。

這種功率放大器是在乙類工作狀態(tài)下運用的，一個晶體管在輸出正半周內(nèi)有放大作用，另一個晶體管在負(fù)半周內(nèi)有放大作用。作為典型的乙類推挽電路，還可以省去R1、R2、Re，而把M、N兩點直接連起來。B1、B2是輸入輸出變壓器。

當(dāng)沒有信號輸入的時，兩個晶體三極管的基極電壓等于零，都處于截止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)輸入信號是正半周的時候，如果輸入變壓器次級上正下負(fù)，那么BG1截止，BG2導(dǎo)通，BG2對輸入信號起放大作用。當(dāng)輸入信號是負(fù)半周的時候，輸入變壓器次級上負(fù)下正，那么BG2截止，BG1導(dǎo)通，BG1對輸入信號起放大作用。

在輸出變壓器上，放大了的正負(fù)兩個半周的信號合起來，成了完整的放大信號。由于這種放大器的兩個晶體三極管輪流交替工作，所以叫做推挽放大器。它比單管功率放大器輸出功率大、效率高，因此有廣泛用途。由于晶體管在電流很小的情況下是非線性的，兩管交替工作會銜接不好，造成所謂交越失真。為了減少交越失真，在輸入端要給晶體管基極加個很小的正向偏壓，使晶體管在沒有信號輸入時就有一定的集電極電流。

前面介紹的乙類推挽功率放大器有兩個缺點：一個是由于變壓器本身仍然有損損耗，放大器的效率不能做得很高。另一個是變壓器本身在高端和低端的頻率特性都不好，使放大器的頻率范圍受到限制。采用無輸出變壓器功率放大器，可以消除輸出變壓器引起的失真和損耗，頻率特性比較好，還可以減小放大器的體積和重量。

無輸出變壓器功率放大器可以分成兩類：一類用相同類型晶體管組成推挽電路，另一類是利用PNP型管和NPN型管的互補作用組成互補對稱電路。變壓器B做倒相耦合。C是隔直電容，也是耦合電容。為了減少低頻失真，電容C選得越大越好。無輸出變壓器功率放大器的輸出阻抗只有變壓器耦合的1/4。由于輸出阻抗低，可以直接接到揚聲器上。

互補推挽電路是利用PNP和NPN型晶體管相反的導(dǎo)電性能，自動完成倒相作用的，BG1是末前級，也就是推動級。BG2和BC3組成互補電路。為了使BG2和BG3在沒有信號時就有一定的集電極電流，減少交越失真，A、B兩點之間應(yīng)該加上一定的電壓。

如果兩個都是硅管，應(yīng)該加上1.2伏;兩個都是鍺管，應(yīng)該加上0.4伏，一個硅管一個鍺管，應(yīng)該加上0.8伏。A、B兩點電壓值，可以通過可變電阻W2調(diào)節(jié)。K點電壓應(yīng)該是電源電壓的一半，可以通過調(diào)整可變電阻W1來實現(xiàn)。接上電解電容C2，對交流信號來說相當(dāng)于把E點和K點連接起來。這樣，BG2的輸入信號取自R3，BG3的輸入信號取自R3+W2。由于R3遠大于W2，W2的電壓降可以忽略不計。也就是說BG2和BG3的輸入信號可以看作是相等的。

當(dāng)輸入信號是正半周時，BG2截止、BG3導(dǎo)通，BG3起放大作用。當(dāng)輸入信號是負(fù)半周的時候，BG3截止，BG2導(dǎo)通，BG2起放大作用。兩管這樣輪流工作，揚聲器就得到完整的放大了的信號而發(fā)出聲音來。這種電路比OTL電路穩(wěn)定性好，保真度高，所以應(yīng)用比較廣泛。

這個電路不要輸出電容，采用直接耦合，輸出端直接與喇叭相接，所以頻率特性特別好，從20赫到50干赫的頻率范內(nèi)都是很平坦的。由于采用直接耦合，需要具有正負(fù)對稱的兩個電源，才能使輸出端直流零電位，才能實現(xiàn)直接與負(fù)載揚聲器相接。

為了減小漂移，輸入電路采用差動放大器。BG1，BG2是差動放大輸入級，BG3是激勵級(也叫做推動級)，BG4～BG7是復(fù)合互補輸出電路。信號通過耦合電容C1進入BG1，放大后由BG1集電極輸出，送到BG3再次放大，BG3的集電極輸出端接有NPN型的BG4和PNP型的BG5，利用不同類型的晶體管的互補作用實現(xiàn)倒相，BG4和BG6接成復(fù)合管，BG5和BG7接成復(fù)合管，同時完成乙類推挽功率放大。