功放電路通常作為多級放大電路的輸出極去驅動負載工作,像使用揚聲器發(fā)聲、電動機旋轉、繼電器動作、儀表指針偏轉等等應用中。而驅動負載需要足夠的功率,這就要求了功放電路能輸出足夠的電壓和電流。由于功放電路之前的電壓放大器能將電壓放大到需要值,所以對于功放電路只需要強調電流放大能力即可。
對于電壓放大器來說,要求在不失真的情況下盡可能提高輸出信號的電壓幅值,但其輸出功率并不一定大。而對于功放電路,由于功能需求的不同,其工作特點和技術要求與電壓放大器存在不同,具體來說:
由于P=UI,所以功放電路應該有足夠大的電壓動態(tài)范圍和電流動態(tài)范圍,這就要求了晶體管只能在安全區(qū)內盡可能接近極限狀態(tài)下工作,意思就是功放電路是工作在大信號狀態(tài)下。
所謂效率,就是功放電路的輸出功率Po與電源供給的直流功率Pv之比
N = Po/Pv x 100%
顯然,這個比值越大,效率就越高。考慮到功放電路的Po較大,所以效率的提高就意味著直流能耗的降低。
由于晶體管工作在大信號狀態(tài)下,必然會出現(xiàn)信號進入非線性區(qū)而產生非線性失真的情況。通常輸出功率越大,產生非線性失真的幾率就越高。
根據(jù)不同場合對非線性失真的要求不同,比如在工業(yè)控制系統(tǒng)中,以輸出功率為主要目的,為了提高輸出功率,就會允許在一定范圍內存在較小的失真,而對于測量系統(tǒng)和電聲設備,就需要盡可能避免非線性失真。
功放電路的功放管在工作時既要輸出大的電壓,又要輸出大的電流,所以功放管消耗的功率非常大,管子的結溫迅速升高,這也要求很好地解決功放管的散熱問題。
放大電路有甲類、甲乙類、乙類3種基本工作狀態(tài)。
對于三極管甲類放大電路,在無信號輸入時,電源的輸出功率就全消耗在三極管和電子上;有信號時,電源輸出功率中一部分轉換為有用的輸出功率,信號越大,輸出功率就越大。甲類放大電路在理想的情況下效率最高只能達到50%。
欲提高效率,需要從兩個方面入手,一是通過增加放大電路的動態(tài)工作范圍來增加輸出功率;二是盡可能減小電源供給的功率。所以就有了乙類和甲乙類的放大電路。乙類效率最高能達到78.5%,甲乙類也能在50%-78.5%之間。另外,雖然乙類、甲乙類放大電路減小了靜態(tài)功耗,提高了效率,但都出現(xiàn)了嚴重的波形失真,因此,既要保證靜態(tài)管耗小,又要使失真不嚴重,就需要在電路機構上采取措施了。
功放電路可以從不同角度進行分類:
按照輸出端的耦合方式(與負載的連接方式)不同,可以將功放分為直接耦合、變壓器耦合和電容耦合。
功放輸出的耦合方式
按照功放管的類型可以分為電子管功放、晶體管功放、場效應管功放和集成功放。
按照電路的形式可以將功放分為單管功放、推挽式功放、橋式功放。
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