低频功率放大器概述（共五则）

第一篇：低频功率放大器概述

第4章 低频功率放大器

【课题】

4.1低频功率放大器概述

【教学目的】

1．了解低频功率放大器基本要求。2．掌握功率放大器的三种工作状态。3．了解功率放大器的常用耦合方式。【教学重点】

1．低频功率放大器基本要求。2．低频功率放大器的分类。【教学难点】

1．低频功率放大器基本要求。2．功率放大器的三种工作状态。【教学参考学时】

1学时 【教学方法】

讲授法 【教学过程】

一、引入新课

1．复习电压放大器主要任务。

2．列举低频功率放大器的应用：如扩音系统或收音机电路中的功放电路。

二、讲授新课

4.1.1低频功率放大电路的基本要求

功率放大器作为放大电路的输出级, 具有以下几个特点和基本要求： 1．能向负载输出足够大的不失真功率

由于功率放大器的主要任务是向负载提供不失真的信号功率，因此，功率放大器应有较高的功率增益，即应有较高的输出电压和较大的输出电流。

2．有尽可能高的能量转换效率

功率放大器实质上是一个能量转换器，它将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载，因此，要求其转换效率高。

3．尽可能小的非线性失真

由于输出信号幅度要求较大，功放管（三极管）大都工作在饱和区与截止区的边沿，因此，要求功放管的极限参数ICm、PCm、V（BR）CEO等除应满足电路正常工作外还要留有一定余量，以减小非线性失真。4．功放管散热性能要好

直流电源供给的功率除了一部分变成有用的信号功率以外，还有一部分通过功放管以热的形式散发出去（管耗），因此，降低结温是功率放大器要解决的一个重要问题。4.1.2低频功率放大器的分类

1．按电路工作状态分类（1）甲类功放电路

甲类功放电路中的功放管始终工作在三极管输出特性曲线的线性部分如图4.1（a）所示，即在输入信号的整个周期内，功放管始终导通，故电路输出波形失真小，但因静态时，功放管处于导通状态，且静态电流（ICQ）较大，电路转换效率较低，理想情况下最大效率达50%。

（2）乙类功放电路

乙类功放电路在静态时，功放管处于截止状态，如图4.1（b）所示，即在输入信号的整个周期内，功放管只在输入信号的半个周期内导通的。因此，电路需用两只参数基本一致的功放管轮流工作（推挽）才能输出完整的波形信号。由于静态电流为零，电路转换效率较高，理想情况下可达78.5%，但因电路输出波形存在交越失真（注：该内容将在4.2 常用低频功率放大器中学习），需解决失真问题。

（3）甲乙类功放电路

甲乙类功放电路在静态时，功放管处于微导通状态，如图

4.1（c）所示，即在输入信号的整个周期内，功放管只在输入信号的大半个周期内导通。与乙类功率放大器电路一样，需用两只参数基本一致的功放管轮流工作（推挽）才能输出完整的波形信号。由于静态时管子仍然处于导通状态，因此，在输入信号很小时，两个功放管同时都工作，克服了交越失真。电路转换效率略低于乙类，原因是静态时电路中仍有很小的电流，电路会消耗部分电源功率。

图4.1 功放管的三种工作状态 2．按耦合方式分类

（1）阻容耦合功放电路——功放电路输出端通过耦合电容连接负载，如：OTL功放电路。（2）变压器耦合功放电路——功放电路输出端通过变压器连接负载。变压器具有阻抗变换作用，可使负载获得最大功率，但由于有变压器体积大、损耗大、频率特性差等不足之处，目前应用不多。

（3）直接耦合功放电路——功放电路输出端无需通过任何元件而直接与负载相连，如：OCL功放电 路及集成功放电路。

三、课堂小结

1．低频功放电路的基本要求。2．低频功放电路的分类。

四、课堂思考

P97思考与练习题1、2、3。

五、课后练习

P108

一、填空题：1~4；

二、判断题：2；

三、选择题：1~4。

第二篇：实验三 低频功率放大器

实验三

低频功率放大器——OTL功率放大器

（即原资料的实验十六）

一、实验目的

1、进一步理解OTL功率放大器的工作原理。

2、加深理解OTL电路静态工作点的调整方法。

3、学会OTL电路调试及主要性能指标的测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、万用表

3、毫伏表

4、直流毫安表

5、信号发生器

三、实验原理

图16-1 OTL功率放大器实验电路

图16-1所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，T1管工作于甲类状态，适合于作功率输出级。它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D，给T2、T3提供偏压。调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位UA1UCC，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在2电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号Ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，Ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL（用嗽叭作为负载RL，嗽叭接线如下：

只要把输出Uo用连接线连接到插孔LMTP即可），同时向电容C0充电，在Ui的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。

C2和R构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。由于信号源输出阻抗不同，输入信号源受OTL功率放大电路的输入阻抗影响而可能失真，R0作为失真时的输入匹配电阻。调节电位器RW2时影响到静态工作点A点的电位，故调节静态工作点采用动态调节方法。为了得到尽可能大的输出功率，晶体管一般工作在接近临界参数的状态，如ICM，U（BR）CEO和PCM，这样工作时晶体管极易发热，有条件的话晶体管有时还要采用散热措施，由于三极管参数易受温度影响，在温度变化的情况下三极管的静态工作点也跟随着变化，这样定量分析电路时所测数据存在一定的误差，我们用动态调节方法来调节静态工作点，受三极管对温度的敏感性影响所测电路电流是个变化量，我们尽量在变化缓慢时读数作为定量分析的数据来减小误差。※OTL电路的主要性能指标：

1、最大不失真输出功率Pom

21UCC理想情况下Pom，在实验中可通过测量RL两端的电压有效值，来求得实际的

8RL2U0

Pom

（16-1）

RL2、效率η

Pom100%

（16-2）PEPE—直流电源供给的平均功率

理想情况下ηmax＝78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流Idc（多测几次I取其平均值），从而求得

PEUCCIdc（16-3）

负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。

四、实验内容

1、关闭系统电源。按图16-1正确连接实验电路。

2、用动态调试法调节静态工作点，先使RW2＝0，Us接地。

3、打开系统电源，用万用表测量Ａ点（即LTP2）电位，调节电位器RW1，使UA

4、关闭系统电源。断开US接地线，连接信号源输出和US。

5、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz、峰峰值为50mV的正弦信号作为Us，逐渐加大输入信号的幅值，用示波器观察输出波形，此时，输出波形有可能出现交越失真（注意：没有饱和和截止失真）

6、缓慢增大RW2，由于RW2调节影响A点电位，故需调节RW1，使UA1UCC。21UCC（在2Us=0的情况下测量）。从减小交越失真角度而言，应适当加大输出极静态电流IC2及IC3，但该电流过大，会使效率降低，所以通过调节RW2一般以50mA左右为宜（即测量LTP4和LTP2，或LTP6和LTP2之间的电压为110mV左右为宜)。注意：

①在调整RW2时，一是要注意旋转方向，不要调得过大，更不能开路，以免损坏输出管。

②输出管静态电流调好，如无特殊情况，不得随意旋动RW2的位置。

测量最大输出功率Pom

1、按上述的实验步骤调节好功率放大电路的静态工作点。

2、关闭系统电源。连接信号源输出和US。输出端接上嗽叭即RL。

3、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz、30mV的正弦信号Ｕs，用示波器观察输出电压ＵO波形。逐渐增大Ui，使输出电压达到最大不失真输出，通过观察示波器得到Uom的峰峰值，再用公式UomUom峰峰值求出Uom的有效值，用万用表的欧姆档测出RL的22阻值，最后下面公式计算出Pom。

2Uom

Pom

RL注意：万用表的欧姆档测出RL的阻值的时候，关闭系统电源，断开电路连线。

五、实验数据

六、问题与结论

1、为何OTL电路会出现交越失真？

第三篇：低频功率放大器课程设计报告

《电路与模拟电子技术》

课程设计报告

低频功率放大器

一、摘要

低频功率放大器的主要应用是对音频信号进行功率放大，本文介绍了具有弱信号放大能力的低频功率放大器的基本原理、内容、技术路线。整个电路主要分为稳压电源、前置放大器、功率放大器、波形变换电路共4 部分。稳压电源主要是为前置放大器、功率放大器提供稳定的直流电源。前置放大器主要是实现电压的放大。功率放大器实现电流、电压的放大。波形变换电路是将正弦信号变换成规定要求的方波信号。设计的电路结构简洁、实用，充分利用到了集成功放的优良性能。实验结果表明该功率放大器在带宽、失真度、效率等方面具有较好的指标、较高的实用性,为功率放大器的设计提供了广阔的思路。

二、关键字

前置放大级电路

功率放大

稳压电源电路

波转换电路

三、总体设计方案论证及选择

根据课设要求, 我们所设计的低频功率放大器应由以下几个部分组成：稳压电路、前置放大、功率放大以及波形变换电路。下面对每个单元电路分别进行论证：

前置放大级：

设计要求前置放大输入交流接到地时，RL=8的电阻负载上的交流噪声功率低于10mw因此要选用低噪音运放。本装置选用的优质低噪音运放NE5532AI。设计要求输入电压幅度为5~700mV时，输出都能以Po≥10W满功率不失真输出，信号需放大几千倍，有考虑到运放的放大倍数与通频带的关系，故采用两级放大，增益调节可用电位器手动调节，也可用自动增益控制，但考虑到题目中的“使用”俩字（例如输入信号不是正弦信号，而是大动态音乐信号），本装置采用手动增益调节。

功率放大级：

根据设计题目要求，在供原则的功率放大可由分立元件组成，也可由集成电路完成。由分立元件组成的功放，如果电路选择好，参数恰当，元件性能优越，且制作和调试的号，则性能很可能高过较好的集成功效。许多优质功放是分立功放。但其中有一个元件出现问题或是搭配不当，则性能很可能低于一般集成功放，为了不至于因过载，过流，过热等损坏还得加复杂的保护电路。

现在市场上也有很多性能优越的集成功放芯片，如TDA2040A,LM1875，TDA1514等。集成功放具有工作可靠，外围电路简单，保护功能较完善，易制作易调试等特点，虽不及顶级功放的性能，但满足并超过本设计的要求问题的。

综上所述，考虑时间紧，在满足要求的前提下，选择易调试的集成功放。

我们熟悉的集成功放有TDA2040A，LM1875，TDA1514等，其中TDA2040A功率量不大，TDA1514外围电路较复杂，且易自激。这两种功放的低频率特征都欠佳，LM1875外围电路简单，电路熟悉，低频特性好，保护功能齐全。它的不足之处是高频特性较差（BW<=70KHz），但对于本设计要求的50Hz~10KHz已足够，因此选用LM1875作功放。

波形变换电路：

直接采用施密特触发器进行变换与整形。而施密特电路可用高精度、高速运算电路搭接而成，也可采用专用施密特触发器构成，还可以选用NE5532P电路构成。

通过比较，本课程设计中施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357构成。

自制稳压电源：

本系统设计采用三端集成稳压电源电路，选用LM7815、LM7915三端集成稳压器。

四、设计方案的原理框图

图1 总体设计

放大通道正弦信号外供正弦信号源弱信号前置放大级变换电路正、负极性对称方波 自制直流稳压电源功率放大级RL=8Ω~220V50Hz

五、总体电路图、接线图及说明 XFG101C210uF2V318 V 683XDA1THDU2A1C458U3B710uF9R5850%050kΩKey=AXSC1Ext Trig+_A+_B+_10NE5532AI746R21MΩ0R415kΩR31kΩ4C347uF0R61MΩ14110R71kΩ12C547uF004NE5532AIR822kΩR9V4-18 V 1350%050kΩKey=A150

图2 前置放大电路

说明：前置放大由两级NE5532典型应用电路组成，各级均采用固定增益输出衰减组成。要求当各级输出不衰减，输入Vp=5mV时，输出Va.pp>=2.53V。

0V218 V 5XFG1514C5220uFU10C3100nFD11N400797+XSC1Ext Trig+_A_+B_8C710uF3R1100kΩ023LM1875T2R320kΩ6V1-18 V 0C2220uF0C4100nF0R21kΩ4D21N4007R48Ω10C6210uF0C147uF0

图3 功率放大电路

说明：功率放大器选择用集成功放LM1875，采用典型电路，此电路中R3，R2组成反馈网络，C1为直流反馈电容，R1为输入接地电阻，防止输入电路时引入感应噪声，C7为信号耦合电容，D1，D2为保护二极管，R4和C6组成退偶电路，防止功放产生高频自激，C5，C2，C3，C4是电源退耦电容。

六、主要元器件选择

1）稳压电路中选用LM7815、LM7915三端集成稳压器

2）因为LF357属于FET管，具有良好的匹配性能，输入阻抗高、低噪声、漂移小、频带宽、响应快等特点，所以在正弦波一方波转换电路中采用集成运放LF357

3）在前置放大级电路中采用集成双运放NE5532,在功率放大级中采用运放LM1875。

七、电路参数计算

前置放大计算

对于第一级放大，要求在信号最强时，输出不失真，即Vp=700mV时，输出Vom<11V(低于电源电压1V)。所以

A1=Vom/Vp=11/0.7 =15.7 取A1=15.当输入信号最小，即Vpp=10mV，而输出不衰减时

V01.pp=A1*Vi.pp=15*10=150mA 第二级放大要求输出V02.pp>2.53V,考虑到元件误差的影响，取V02.pp=3V，而输入信号最小为150mV，则第二级放大倍数是

A2 = V02.pp/ V01.pp=20 功率放大计算：

LM1875开环增益为26dB，即放大倍数 A=20

因为要求输出到8Ω电阻负载上的功率P0>10 W。而 Vom=2Rl*P。=12.65V 加上功率管管压降2V，则

V=Vom=12.65+2=14.65V 取电源电压为15V

Icm=2P。*Rl=1.518A PV =2V * Icm/ =15.1W

八、Multisim仿真结果

前置放大

直流稳压

功率放大

波形转换

九、收获与体会

通过此次课程设计锻炼，我不仅深深体会到理论知识与实践结合的不易，还深入了解并学会了一种简单实用、成本低的低频功率放大器的电路设计方法。课设过程中为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅热处理方面的书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。通过这次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义。

十、参考文献

[1] 胡翔骏 电路分析(第二版)北京：高等教育出版社 2007 [2] 华成英、童诗白 模拟电子学基础（第四版）北京：高等教育出版社 2006 [3] 黄智伟 全国大学生电子设计竞赛系统设计 北京：北京航空航天大学出版社 2006 [4] 夏路易、石宗义 电路原理图与电路板设计教程 北京希望电子出版社 2002 [5] 谷丽华、辛晓宁、么旭东 实用低频功率放大器的设计 沈阳化工学院学报 [6] 高玉良 电路与模拟电子技术 北京高等教育出版社

十一、附件

XSC3V120 Vrms 60 Hz 0° A+_BExt Trig+_+_D91N5402U1LM7815CTC7330nF5C810uFD11N5402D31N5402D21N5402D4C11N5402100nF03R1C31kΩ2.2mFC22.2mF0IC=35VIC=35VXSC1Ext Trig+D51N5402D71N54028D6+_A_B+_91N5402D8C41N5402100nFR21kΩC5D1001N5402C6132.2mFIC=35VU2LM7915CT002.2mFIC=35VXSC2Ext Trig+_11C1010uFC9330nF00A+_+B_0 图2

直流稳压电路

说明：直流稳压电源部分为整个功放电路提供能量，根据设计的前置放大级电路和功率放大级电路的要求，仅需要稳压电源输出的一种直流电压即+15V。因三端稳压器具有结构简单、外围元器件少、性能优良、调试方便等显著优点，故本设计中采用三端稳压电路。两组独立的20V交流，经过桥堆整流，大电容滤波，再加0.1uF小电容滤掉电源中的高频分量。考虑到制作过程中电源空载时的电容放电可在输出电容并上1K大功率电阻。另外还要给7815，7915来获得+15V、万一输入端短路，大电容放电会使稳压块由于反电流冲击而损坏，加两个二极管可使反相电流流向输入端起保护作用。

V260V140XSC11R410kΩ2D21N4728A5R510kΩR6831Ext Trig+3C1818 V U1A330nF1824NE5532PV370C2-18 V 330nFU2A+_AB_+_R310kΩ700mVrms 1000 Hz 0° 30924NE5532P1kΩD1Key=A1N4728A050% 图5 波形变换电路（NE5532P）

说明：将1KHZ的正弦波变为同频率的对称方波。因LF357属于FET管，具有良好的匹配性能，输入阻抗高、低噪声、漂移小、频带宽、响应快等特点，所以本课程设计中施密特电路采用高精度、高速运算放大器LF357构成，而NE5532运放做隔离用。

第四篇：专业英语低频功率放大器翻译

低频功率放大器（G题）

湖北师范学院 吴 龙 霍姣姣 许成龙

赛前辅导教师：彭 琦 周兆丰 田开坤 曹庭水 文稿辅导教师:侯向锋 张学文

摘要：本设计主要由低噪声放大电路、带阻滤波电路、信号放大电路、功率放大电路、峰值检波电路、单片机控制、AD转换、LCD显示、稳压电源等电路组成。低噪声放大电路选取甚低噪声宽带高精度运算放大器OP37，并采用并联负反馈结构，具有良好的抗共模干扰能力。带阻滤波器在50Hz频率点输出功率衰减≥6dB，阻带频率范围为43～57Hz，有效滤除了工频噪声的干扰。功率放大电路采用的是双MOS晶体管的甲乙类推挽放大电路。设计的低频功率放大器的通频带为6Hz～150kHz，很好地完成了通频带的扩展。该设计采用的电路结构简单，选取的器件价格便宜。测试结果表明，该低频功率放大器可以很好地实现对低频信号的放大作用，具有较高的实用性，其输出带宽、功率、效率等都达到了较高的指标，为低频功率放大器的设计提供了广阔的思路。关键词：功率放大器、OP37、MOS晶体管、输出功率

Low frequency power amplifier(G)Hubei Normal University Wu dragon Huo Jiaojiao Xu Chenglong Pre-game counseling teachers: Peng Qi Zhou Zhaofeng Tian Kaikun Cao Tingshui presentation counseling teacher : Hou Xiangfeng Zhang Xuewen Abstract: mainly by the design of the low noise amplifier circuit, filter circuit, a signal amplifying circuit, a power amplification circuit, a peak detection circuit, SCM control, AD conversion, LCD display, regulated power supply circuit.Low noise amplifier circuit selection very low noise wideband high precision operational amplifier OP37, and the use of parallel negative feedback structure, with good anti interference capability.Band stop filter in50Hz frequency point output power attenuation was more than 6dB, the stopband frequencies in the range of 43~ 57Hz, effectively filtering the power frequency interference 1

noise.Power amplifying circuit using the double MOS transistor class AB push-pull amplifier circuit.Design of low-frequency power amplifier passband is 6Hz ~150kHz, done a good bandwidth expansion.The design adopts the circuit structure is simple, the selected device cheap.The test results show that, the low frequency power amplifier can realize the on the low frequency signal amplifying function, with high practicality, its output bandwidth, power, efficiency of all reached a high index, for low frequency power amplifier design provides a broad thinking.Key words: power amplifier, OP37, MOS, output power transistor

第五篇：低频功率放大器作业答案

图6-19是几种功率放大电路中的三极管集电极电流波形，判断各属于甲类、乙类、甲乙类中的哪类功率放大电路？哪一类放大电路的效率最高？为什么？

解：（a）甲类功率放大器（b）乙类功率放大器（c）甲、乙类功率放大器

效率最高可达78.5% 它既消除了交越失真

因为静态时ic=0 又可获得接近乙类的效率

没有功率损耗 在图6-20所示的放大电路中，设三极管的β=80，UBE=0.7 V，UCE(sat)=0.3 V，电容C的容量足够大，对交流可视为短路。当输入正弦交流信号时，使电路最大不失真输出时的基极偏置电阻Rb是多少？此时的最大不失真输出功率是多少？效率是多少？

图6-20 解：该电路属甲类功率放大电路 ①ics=UccUce(sat)120.3=1.5A=1500mA RL8②ib=ic1500==18.8mA 80UccUBE120.7==600Ω

Ib18.8

Rb=UomIom1I0=③Pom=U0·（1.5-0.75）=5.7x0.75=4.27W Iom=（6-0.3）·=Uom·222④η= Pom4.27,PE=0.75A12V=9w, η=47.5% PE96.4 图6-2所示的乙类双电源互补对称功率放大电路中，已知UCCc=20 V，RL=8 Ω，ui为正弦输入信号，三极管的饱和压降可忽略。试计算：

（1）负载上得到的最大不失真输出功率和此时每个功率管上的功率损耗；（2）每个功率管的最大功率损耗是多少；

（3）当功率管的饱和压降为1 V时，重新计算上述指标。解：

图6-2 乙类双电源互补对称功率放大电路

（1）P0=U0·I0= U0m2·

I0m2=

111U0mI0m= U20m

RL221121(20)212最大输出：P0m= U0max=Ucc ==25W

RL2RL28212U2CC1U20m12(20)21(20)2 每管功耗：PV12=(-)=(-)

2RL2RL23.14828(20)211 =（-）=50（0.32-0.25）=3.5w 83.144（2）每管最大功率耗损：

方法（i）Pv12 =0.2 Pom =0.225=5w

21UC1(20)240025.06w5w(ii)Pv12=

RL8(3.14)289.87（3）当考虑三极管饱和压降：Uces=1V时

1(UccUces)2(201)2 A、Pom==22.56w

RL162(19)2 B、PV12=(0.007)3.15W

8C、每管最大功耗PV12=0.2xPom=0.2x22.564.5w