詳述功率放大電路設(shè)計(jì)及MOS管做功放的優(yōu)缺點(diǎn)
發(fā)布時(shí)間:2019-06-11 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】功率放大器簡(jiǎn)稱功放,一般特指音響系統(tǒng)中一種最基本的設(shè)備,俗稱“擴(kuò)音機(jī)”,它的任務(wù)是把來(lái)自信號(hào)源(專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來(lái)自調(diào)音臺(tái))的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。還可以指其他進(jìn)行功率放大的設(shè)備。
一、什么是功放
功率放大器簡(jiǎn)稱功放,一般特指音響系統(tǒng)中一種最基本的設(shè)備,俗稱“擴(kuò)音機(jī)”,它的任務(wù)是把來(lái)自信號(hào)源(專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來(lái)自調(diào)音臺(tái))的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。還可以指其他進(jìn)行功率放大的設(shè)備。
功放的作用就是把來(lái)自音源或前級(jí)放大器的弱信號(hào)放大,推動(dòng)音箱放聲。一套良好的音響系統(tǒng)功放的作用功不可沒(méi)。
功放,是各類音響器材中最大的一個(gè)家族,其作用主要是將音源器材輸入的較微弱信號(hào)進(jìn)行放大后,產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動(dòng)態(tài)以及不同的使用范圍和控制調(diào)節(jié)功能,不同的功放在內(nèi)部的信號(hào)處理、線路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝上也各不相同。
二、MOS管做功放的優(yōu)缺點(diǎn)分析
1、MOS管做功放的優(yōu)點(diǎn)
①M(fèi)OS 管功放具有鼓勵(lì)功率小,輸出功率大,輸出漏極電流具有負(fù)溫度系數(shù),平安牢靠,且有工作頻率高,偏置簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。以運(yùn)放的輸出作為OCL 的輸入,到達(dá)抑止零點(diǎn)漂移的效果。
②中音厚,沒(méi)有三極管那么大的交越失真。
電流推進(jìn)級(jí)通常由一至二級(jí)組成,為了降低輸出阻抗、增加阻尼系數(shù),常采用二級(jí)電流推進(jìn)。為了防止電流推進(jìn)級(jí)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)失真,較好的作法是、采用MOS管并增大本級(jí)的靜態(tài)電流,這樣本級(jí)不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)失真,由于任何狀況下電流推進(jìn)級(jí)一直處于放大區(qū),所以電流輸出級(jí)也一直處于放大區(qū),因而輸出級(jí)同樣不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)失真和交越失真。
③MOS管的線性比晶體管好。
2、MOS管做功放的缺點(diǎn)
①低頻的溫和度比晶體管功放差,MOSFET開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管容易被輸出和輸入過(guò)載損壞,MOSFET場(chǎng)效應(yīng)晶體管既具有晶體管的根本優(yōu)點(diǎn)。但運(yùn)用不久發(fā)現(xiàn)這種功放的牢靠性不高(無(wú)法外電路維護(hù)),開(kāi)關(guān)速度進(jìn)步得不多和最大輸出功率僅為150W/8Ω等。90年代初,MOSFET的制造技術(shù)有了很大打破,呈現(xiàn)了一種高速M(fèi)OSFET大功率開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
西班牙藝格公司(ECLER)經(jīng)多年研討,攻克了非毀壞性維護(hù)系統(tǒng)的SPM專利技術(shù),推出了集電子管功放和晶體管功放兩者優(yōu)點(diǎn)分離的第3代功放產(chǎn)品,在歐洲市場(chǎng)上取得了認(rèn)可,并逐漸在世界上得到了應(yīng)用。第3代MOSFET功放的中頻和高頻音質(zhì)接近電子管功放,但低頻的溫和度比晶體管功放差一些,此外MOSFET開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管容易被輸出和輸入過(guò)載損壞。
②開(kāi)啟電壓太高。
③偏流開(kāi)很大,還是有一定的交越失真,沒(méi)交越失真,差不多能夠趕上三極管的甲類輸出功耗。
④MOS管不好配對(duì)在同一批次管,相對(duì)來(lái)說(shuō)要好配對(duì)一點(diǎn)。
⑤MOS管的低頻下太硬,用MOS功放聽(tīng)出所謂電子管音色有一個(gè)簡(jiǎn)單方法,把普通三極管功放里的電壓推進(jìn)三極管換成JFET,JFET才真正具有電子管音色。
三、功率放大電路的設(shè)計(jì)
功率放大電路往往要求其驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力較強(qiáng),從能量控制和轉(zhuǎn)換的角度來(lái)看,功率放大電路與其它放大電路在本質(zhì)上沒(méi)有根本的區(qū)別,只是功放既不是單純追求輸出高電壓,也不是單純追求輸出大電流,而是追求在電源電壓確定的情況下,輸出盡可能大的功率。
本電路采用兩個(gè)MOS管構(gòu)成的功率放大電路,其電路如下圖所示。
此電路分別采用一個(gè)N溝道和一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)接而成,其中RP2和RP3為偏置電阻,用來(lái)調(diào)節(jié)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。特征頻率fT放大電路上限頻率fH的關(guān)系為:fT≈fhβh,系統(tǒng)階躍相應(yīng)的上升時(shí)間tr與放大電路上限頻率的關(guān)系為:trfh=0.35。
對(duì)于OCL放大器來(lái)說(shuō),一般有:PTM≈0.2POM,其中PIM為單管的最大管耗,POM為最大不失真輸出管耗。根據(jù)計(jì)算,并考慮到項(xiàng)目要求,本設(shè)計(jì)選用IRF950和IRF50來(lái)實(shí)現(xiàn)功率放大。
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