功放时偏置电阻参数的确定

发表时间:2019-09-13

  九龙图库大全!为例,主流是从发射极到集电极的,偏流就是从发射极到基极的。相对于主电路而言,为基极提供的电路就是所谓的偏置电路。偏置电路往往有若干元件,其中有一重要电阻,往往要调整阻值,以调整基极电流,在的放大区,确定的基极电流保证了需要的集电极电流在电流在设计规范内。这要调整基极电流的电阻就是偏置电阻。它放大电路的主要作用是提供大小适当的基极电流,以使放大电路获得合适的工作点,并使发射结处于正向偏置。

  功率放大电路有两种基本的电路形式,分别是OCL和OTL,如上图和下图所示。两种电路基本相似,OCL电路采用的是双电源供电方式,且输出端是直接输出;而OTL电路是单电源供电方式,输出端采用了电容输出。二者的工作原理也基本相同,在此需要确定的是电路中的电阻RL、R1、R2、R3、R4、RPl、RP2的参数。二者任意选取其中一种都可,下面就以上图所示OCL电路为例来进行分析。

  在此需要知道功率放大管Q1、Q2及驱动管Q3的如下六个参数:放大系数β、集一射之间反向击穿电压VCCec(sat)、集电结最大耗散功率PCM、最大集电极电流ICM、发射结正向导通电压LIBE、集一射之间饱和电压Uce(sat)。有条件的朋友最好是先测试一下各管子的参数再进行下列步骤。

  我们知道,在功率放大电路中电源电压越高,输出功率越大,所以我们尽量将电源电压取高些,但不能无目的的提高电源电压,要保证功率放大管的安全工作;而对于负载电阻来说,其阻值越小,电路输出功率也越大,但负载阻抗太小会使得负载电流太大,甚至超过功率放大管的最大电流而烧毁。那么,电源电压为多高,负载阻抗为多大才理想呢?这要根据功率三极管的选择条件才能进行确定。

  根据三极管的选择条件可得出电源电压Vcc和负载RL的大小必须同时满足式(2)中的三个关系式:

  说明:在计算时可先取负载阻抗为4Q代入(2)式进行计算,三个关系式中如果其中某一关系式不满足,则再取负载阻抗为8Q或16Q重复计算直到三个关系式同时满足为止。不过此时计算出的电源电压是将功率放大管视为理想状态而言的,没有考虑功率放大管的饱和压降,为了保证输出信号的质量,功率放大管Q1和Q2的饱和压降可取Uce(sat)=2V,即在计算出的电源电压的基础上再加2V作为电源电压VCC,但也要同时满足(2)式中的三个关系式。一旦电源电压和负载阻抗确定之后。在后面的计算中就不能再随意改动了。

  最大输出电流等于最大输出电压与负载RL的比值,而最大输出电压是电源电压VCC与功率放大管的饱和压降Uce(sat)之差,即:

  根据电路的工作原理可知,驱动管Q3受输入信号的控制而截止时,功率放大管Q1饱和导通。功率放大管Q2截止,负载上的电压和电流幅度都达到最大值,此时R1为Q1提供最大的基极电流Ib(sat)据此,可将电路等效为下图所示。则R1的阻值就等于R1上的电压URl与最大基极电流Ib(max)之比,

  根据电路的工作原理可知:当驱动管Q3受输入信号的控制(如输入信号增大)而饱和导通时,Q1截止,Q2饱和导通。此时电路可等效为下图所示,图中由于Q1截止故采用虚线画出。由下图可看出,

  电阻R3、R4和RPl的作用是为驱动管Q3提供合适的静态基极电流Ibc3同时RPl具有调节输出中点电位的作用(正常情况下静态中点电位为0V)。而功率放大管Q1和Q2均处于轻微导通状态,此时静态集电极电流为

  为了使Q3的静态工作点稳定,一般取R3上的电流是其基极电流Im3的3~5倍,而R3上的电压为其集电极电流lc。3在R2上产生的电压与Q3的发射结电压Ube3之和,即:

  根据电路的静态工作情况及分压原理,可知Q3的基极上部分偏置电阻R’4为:

  在电路设计中,此基极上部分偏置电阻R’4由电阻R4和RPl组成,可取电阻R4阻值为R’4的一半,而RPl的阻值为R’4,这样Q3的基极上部分偏置电阻的变化范围是1/2R’4~3/2R’4,能够保证静态时输出端中点电位调节到0V的位置。因此有:

  二极管D1、D2以及电位器RP2的作用是减小交越失线可以调节功率放大管的静态电流,由于两个功率放大管具有对称性且参数相同,所以调节电位器RP2对中点电位几乎无影响。也就有调节RP2不会改变Q3的静态集电极电流ICQ3。

  由下图可知.两个二极管上的电压VDl、VD2与ICQ3在RP2上产生的电压之和等于两个功率放大管的发射结电压Ube1,和Ube2之和。但由于为了减小功率放大管的静态功耗,提高效率。实际上此电压要比两个发射结电压之和小得多。即;

  至此,只要知道三极管的六个参数,电路中各电阻的阻值由上述11个公式,就可以计算确定下来,0TL功率放大电路的偏置电阻参数的确定方法和步骤也完全一样,只是各式中的VCC用1/2Vcc替代乙就行了。

  值得一提的是:多数情况下由以上公式计算出来的电阻值不是标称值,此时可用多个电阻串联或并联来实现,尽量使之相符合;当然稍许有点误差也是在所难免的,只要相差不大,是允许的,但要特别小心.因为很多对管都是达林顿管,其放大系数相当大,有好几千甚至上万倍,只要基极电流变化一点点,输出电流可不是一个小数目,也许这就是许多朋友不敢轻举妄动的原因吧,所以对于这种情况我们的原则是,对于电阻R1和R2是宜大不宜小,而对于电阻R3、R4由于有电位器可以调节可大可小,但要注意不要相差太大。

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