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详述功率放大电路设计及MOS管做功放的优缺点

作者:hzadmin发布时间:2019-06-10
一、什么是功放
 
功率放大器简称功放,一般特指音响系统中一种最基本的设备,俗称“扩音机”,它的任务是把来自信号源(专业音响系统中则是来自调音台)的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。还可以指其他进行功率放大的设备。
 
功放的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大,推动音箱放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。
 
功放,是各类音响器材中最大的一个家族,其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后,产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能,不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。

二、MOS管做功放的优缺点分析
 
1、MOS管做功放的优点
 
①MOS 管功放具有鼓励功率小,输出功率大,输出漏极电流具有负温度系数,平安牢靠,且有工作频率高,偏置简单等优点。以运放的输出作为OCL 的输入,到达抑止零点漂移的效果。
 
②中音厚,没有三极管那么大的交越失真。
 
电流推进级通常由一至二级组成,为了降低输出阻抗、增加阻尼系数,常采用二级电流推进。为了防止电流推进级产生开关失真,较好的作法是、采用MOS管并增大本级的静态电流,这样本级不会产生开关失真,由于任何状况下电流推进级一直处于放大区,所以电流输出级也一直处于放大区,因而输出级同样不会产生开关失真和交越失真。
 
③MOS管的线性比晶体管好。
 
2、MOS管做功放的缺点
 
①低频的温和度比晶体管功放差,MOSFET开关场效应管容易被输出和输入过载损坏,MOSFET场效应晶体管既具有晶体管的根本优点。但运用不久发现这种功放的牢靠性不高(无法外电路维护),开关速度进步得不多和最大输出功率仅为150W/8Ω等。90年代初,MOSFET的制造技术有了很大打破,呈现了一种高速MOSFET大功率开关场效应晶体管。
 
西班牙艺格公司(ECLER)经多年研讨,攻克了非毁坏性维护系统的SPM专利技术,推出了集电子管功放和晶体管功放两者优点分离的第3代功放产品,在欧洲市场上取得了认可,并逐渐在世界上得到了应用。第3代MOSFET功放的中频和高频音质接近电子管功放,但低频的温和度比晶体管功放差一些,此外MOSFET开关场效应管容易被输出和输入过载损坏。
 
②开启电压太高。
 
③偏流开很大,还是有一定的交越失真,没交越失真,差不多能够赶上三极管的甲类输出功耗。
 
④MOS管不好配对在同一批次管,相对来说要好配对一点。
 
⑤MOS管的低频下太硬,用MOS功放听出所谓电子管音色有一个简单方法,把普通三极管功放里的电压推进三极管换成JFET,JFET才真正具有电子管音色。
 
三、功率放大电路的设计
 
功率放大电路往往要求其驱动负载的能力较强,从能量控制和转换的角度来看,功率放大电路与其它放大电路在本质上没有根本的区别,只是功放既不是单纯追求输出高电压,也不是单纯追求输出大电流,而是追求在电源电压确定的情况下,输出尽可能大的功率。

本电路采用两个MOS管构成的功率放大电路,其电路如下图所示。
 
此电路分别采用一个N沟道和一个P沟道场效应管对接而成,其中RP2和RP3为偏置电阻,用来调节电路的静态工作点。特征频率fT放大电路上限频率fH的关系为:fT≈fhβh,系统阶跃相应的上升时间tr与放大电路上限频率的关系为:trfh=0.35。
 
对于OCL放大器来说,一般有:PTM≈0.2POM,其中PIM为单管的最大管耗,POM为最大不失真输出管耗。根据计算,并考虑到项目要求,本设计选用IRF950和IRF50来实现功率放大。
 

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