功率放大电路如何设计,用MOS管做功放的优缺点分析
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。
来源:网络整理
场效应管(MOS 管) 和晶体管(三极管)小知识
场效应管(MOS 管)
场效应管英文缩写:FET(Field-effect transistor)
场效应管分类:结型场效应管和绝缘栅型场效应管 , 场效应管电路符号:
场效应管的三个引脚分别表示为:G(栅极),D(漏极),S(源极)
绝缘栅型场效应管
场效应管属于电压控制型元件,又利用多电子导电故称单极型元件,且具有输入电阻高, 噪声小,功耗低,无二次击穿现象等优点。具有较高输入电阻、输入电流低于零,几乎不要向信号源吸取 电流,在G注入电流的大小,直接影响D电流的大小,利用输出电流控制输出 电源的半导体。
场效应管与晶体管的比较 (1)场效应管是电压控制元件,而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流 的情况下,应选用场效应管;而在信号电压较低,又允许从信号源取较多电流的条件下,应选 用晶体管。 (2)场效应管是利用多数载流子导电,所以称之为单极型器件,而晶体管是即有多数载流 子,也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。 (3)有些场效应管的源极和漏极可以互换使用,栅压也可正可负,灵活性比晶体管好。 (4)场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作,而且它的制造工艺可以很方便地把 很多场效应管集成在一块硅片上.
场效应管好坏与极性判别:将针式万用表的量程选择在 RX1K 档,用黑表笔接 D 极,红表笔接 S 极,用手同时触及一下 G,D 极,场效应管应呈瞬时导通状态,即表针摆向阻值较小的位置,再用手 触及一下 G,S 极, 场效应管应无反应,即表针回零位置不动.此时应可判断出场效应管为好管.
将万用表的量程选择在 RX1K 档,分别测量场效应管三个管脚之间的电阻阻值,若某脚 与其他两脚之间的电阻值均为无穷大时,并且再交换表笔后仍为无穷大时,则此脚为 G 极,其它 两脚为 S 极和 D 极.然后再用万用表测量 S 极和 D 极之间的电阻值一次,交换表笔后再测量一次, 其中阻值较小的一次,黑表笔接的是 S 极,红表笔接的是 D 极.(有些场效应管D-S极带保护二极管测量应留意).
半导体三极管
半导体三极管在电路中常用"Q"加数字表示,如:Q17 表示编号为 17 的三极管。半导体三极管(简称晶体管)是内部含有 2 个 PN 结,并且具有放 大能力的特殊器件。它分 NPN 型和 PNP 型两种类型,这两种类型的三极管从工作特性上可互相 弥补, OTL 电路中的对管就是由 PNP 型和 NPN 型配对使用。
半导体三极管放大的条件:要实现放大作用,必须给三极管加合适的电压,即管子 发射结必须具备正向偏压,而集电极必须反向偏压,这也是三极管的放大必须具备的外部条 件。 半导体三极管的主要参数 电流放大系数:对于三极管的电流分配规律 Ie=Ib+Ic,由于基极电流 Ib 的变化,使 集电极电流 Ic 发生更大的变化,即基极电流 Ib 的微小变化控制了集电极电流较大,这就是三 极管的电流放大原理。即 β=ΔIc/ΔIb。
半导体三极管具有三种工作状态,放大、饱和、截止,在模拟电路中一般使用放大作 用。饱和和截止状态一般合用在数字电路中。
半导体三极管的三种基本的放大电路
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