該電路包括差動輸入放大電路、電壓放大電路、自舉電路、交越失真消除電路、復(fù)合互補功率放大電路、負(fù)反饋電路、揚聲器補償電路等。 OCL功率放大電路由于采用了全電路直接耦合方式,溫度漂移對電路影響大,采用差動輸入放大電路,抑制溫漂效果較為理想。下圖中Q1、Q2、R1、R2、Rw2組成單端輸入、單端輸出的差動放大電路。該放大電路由于采用兩個特性相同的放大電路組成對稱電路,并且發(fā)射極上有共用電阻R2共同作用,達(dá)到抑制零漂的效果。一方面,共用發(fā)射極電阻,使兩放大電路由于零漂產(chǎn)生的參數(shù)變化同時進(jìn)行,零漂被抵消;另一方面.共用電阻R2也作為負(fù)反饋電阻,通過電流負(fù)反饋作用,進(jìn)一步減少工作點的漂移。
自舉電路由C3、R4組成,其作用有二。一是提高輸出電路在信號正半周時的工作電壓,保證輸出信號的正負(fù)對稱;二是改變輸出管的工作狀態(tài),提高整個電路的增益。由于信號在正半周時,基極偏置電阻作用,Q4、Q6并不能達(dá)到接近飽和狀態(tài),接入電容C3,在信號負(fù)半周時充電,信號正半周時對Q4基極放電,使Q4接近飽和狀態(tài),保證信號放大完整。由于電容C3的容量很大,對交流輸出信號的阻抗為零,為了防止自舉電容對信號的短路作用,因此在電源端串聯(lián)電阻R4,起隔離作用。由于C3、R4的接入,使電路工作方式發(fā)生改變,電路增益得到提高。 復(fù)合互補推挽功率放大電路是由Q4、Q5、Q6、Q7、R6、R7、R8組成。其中,Q4、Q6組成NPN結(jié)構(gòu)復(fù)合管,Q5、Q7組成PNP結(jié)構(gòu)復(fù)合管,復(fù)合管的電流放大倍數(shù)是兩管乘積,因此,復(fù)合可以提供很大的輸出電流。當(dāng)正半周信號時,Q4、Q6復(fù)合管工作,Q5、Q7復(fù)合管截止;當(dāng)負(fù)半周信號時,工作狀態(tài)反轉(zhuǎn)。整個信號在復(fù)合管互相補充下放大輸出。 交越失真消除電路由Dl、D2、Rw3組成,三只元件串聯(lián)產(chǎn)生的電壓降為Q4、Q5提供靜態(tài)偏置,使輸出級工作于甲乙類狀態(tài),以消除輸出級的交越失真。 Rw3采用微調(diào)電阻,方便使輸出級調(diào)整到合適的工作點。二極管Dl、D2主要作用是溫度補償。當(dāng)溫度升高時,輸出管靜態(tài)電流增大,同時二極管的管壓降同樣會因溫度升高而減少,使輸出管的偏置電壓降低,靜態(tài)電流趨于穩(wěn)定。 反饋系統(tǒng)中,交流反饋系統(tǒng)是由Rw2、R3、C2組成,它的主要作用是調(diào)整電路增益和改善電路的非線性失真。增大Rw2和減少R4都可以提高電路的增益。Rw2在電路中也起直流負(fù)反饋作用,應(yīng)用差分電路原理,當(dāng)某種原因使輸出中點電壓變化,Q1、Q2兩管基極電壓跟隨,使中點電壓自動調(diào)零,從而自動調(diào)節(jié)電路進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。 揚聲器補償電路是由R9、C5組成。由于揚聲器為感性負(fù)載,在瞬間大動態(tài)信號作用下,容易損壞揚聲器內(nèi)的線圈。接入R9、C5組成容性負(fù)載,補償由于感性負(fù)載產(chǎn)生的移相,保護(hù)揚聲器。 功率放大電路設(shè)計中幾個要點: 1.共用電阻R2阻值越大,負(fù)反饋作用越強,抑制零漂效果越好。但必然造成供電不足,電路穩(wěn)定性下降;反之,R2阻值減少,抑制零漂效果減弱。因此,根據(jù)電路參數(shù)合理選擇R2,從而優(yōu)化差動輸入電路。為了更好地發(fā)揮差動電路優(yōu)點,可以采用晶體管恒流源代替電阻R2,抑制電流變化,提高抑制零漂的效果。 2.復(fù)合輸出管連接三只電阻R6—R8在電路中起穩(wěn)定工作點作用。 在Q6、Q7基極接入分流電阻R6,使注入Q6、Q7基極電流不至于過大損壞功率管。通常該電阻選取幾百歐姆。電阻R7、R8是發(fā)射極反饋電阻,限制功率管集電極電流,防止穿透電流過大損壞功率管。該電阻一般選用0.1~0.5Ω/5W水泥電阻。 3.調(diào)整電路增益的大小是通過改變Rw2的阻值進(jìn)行的。值得注意的是,一方面,Rw2的阻值改變后.R1的阻值也應(yīng)改變,使R1=Rw2,保持差動放大電路對稱,提高電路穩(wěn)定性;另一方面,電路增益增大,需結(jié)合電源電壓大小和功率管耐壓高低,否則容易產(chǎn)生放大信號失真現(xiàn)象。 4.通常中點電壓調(diào)零采用調(diào)節(jié)Rw2阻值的方法,從而改變Q3的靜態(tài)工作電流,可使中點電位調(diào)零。 5.C2為滯后補償電容,用來防止高頻自激。 印刷電路板的繪制應(yīng)用protel電子制作軟件完成。電路板制作可用油漆描繪,再用FeCI3溶液腐蝕生成,或者用感光電路板制作,更簡單可行。電路板描繪過程中一定要細(xì)心,初學(xué)者經(jīng)常由于連線錯誤使電路板前功盡棄;另一方面,功率管散熱問題,當(dāng)采用金屬封裝的功率管制作,注意做好功率管與散熱片之間的絕緣,防止短路損壞元件。建議初學(xué)者采用塑料封裝形式的功率管,減少絕緣麻煩。 功率放大電路板制作好后,還需要有雙電源電路提供電壓。雙電源電路如右圖所示。由于功率放大電路低頻響應(yīng)耗散功率較大,因此,要求變壓器提供足夠大的輸出功率,電容容量足夠,功率放大電路才能向揚聲器輸出足夠大功率。 最后進(jìn)入調(diào)試階段,調(diào)試用自耦變壓器進(jìn)行調(diào)試,在雙電源和功率放大電路板間串聯(lián)兩只電流表監(jiān)測電流。電路連接好后,檢查確保沒有錯誤,然后慢慢旋轉(zhuǎn)自耦變壓器,加大供電電壓,同時密切注意電流表的讀數(shù),一般沒有負(fù)載時電流只有幾十毫安,當(dāng)電流過大超過2A時,電路必然有短路問題,必須馬上關(guān)閉電源,檢查電路板。當(dāng)電路電流正常時,接入信號和揚聲器,用示波器測量輸出信號是否有失真,再調(diào)整Rw2和Rw3,可達(dá)到理想效果。 |
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