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音频功率放大器设计
 
   
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音频功率放大器设计

音频功率放大器是一种能量转换电路,要求在失真许可的范围内,可高效地为负载提供尽可能大的功率。本书面向工程应用,理论联系实际,通过大量详实的具体电路实例 ,通俗易懂地介绍音频功率放大器的设计理念与制作细节,给出的具体实测电压数据、波形及完整的设计图表,可帮助从业人员及爱好者解决实践中的具体问题。

  • 商品编号:SJ5006
  • 商品重量:650.000 克(g)
  • 货  号:SJ5006
  • 计量单位:
  • 所得积分:46
  • 作者: 葛中海 主编
  • 出版社: 电子工业出版社
  • ISBN: 9787121307607
  • 出版时间: 2017-3-1
  • 版次: 第1版
  • 字数: 429000
  • 页数: 255
  • 开本: 16开
  • 纸张: 胶版纸
  • 包装: 平装
  • 市场价: ¥48.00
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【基本信息】:

作者:葛中海 主编,吕秋珍、陈芳 副主编

出版社:电子工业出版社

ISBN:9787121307607

出版时间:2017-3-1

版次:1

页数:255

字数:429000

开本:16开

用纸:胶版纸

包装:平装


【推荐】:

  本书面向工程应用,理论联系实际,通过大量具体的电路实验,通俗易懂地介绍音频功率放大器的设计理念与制作细节,向读者展现功率放大器“从小到大,由简至繁”的演化过程,充满了关于音频功率放大器设计的真知灼见。书中给出很多实测的电压数据、波形及完整的设计思路和图表,为讲述功率放大器的工作原理提供有力的佐证。无论是学习功率放大器知识的爱好者,还是设计音频功率放大器的从业人员,都能在本书中找到相关设计原则和实践数据。

  本书适用于电子行业工程技术人员、相关专业的学生及广大的电子技术爱好者。


【内容简介】:

  音频功率放大器是一种能量转换电路,要求在失真许可的范围内,可高效地为负载提供尽可能大的功率。本书面向工程应用,理论联系实际,通过大量详实的具体电路实例 ,通俗易懂地介绍音频功率放大器的设计理念与制作细节,给出的具体实测电压数据、波形及完整的设计图表,可帮助从业人员及爱好者解决实践中的具体问题。


【作者简介】:

  葛中海,河南信阳人,中山市技师学院**讲师。1994年毕业于东北重型机械学院工业电气自动化专业,是年分配到郑州;1995年因朋友引荐来到广东。先后在中山市爱多电器、广东金正、步步高电子公司从事VCD、DVD设计研发工作,对音视频编解码、开关电源技术有深入的研究。2004年因身体原因回中山市技师学院任教。先后在《无线电》、《电子产品世界》等杂志发表40多篇专业论文,出版《Protel Dxp2004简明教程与考证指南》(第2版)、《电工基础》和《模拟电子技术》等书籍。


【目录】:

第1章概述

1.1功率放大电路的预备知识

1.1.1理想化的“黑盒子”电路

1.1.2分立件功放的优点

1.1.3功放集成电路的热失真

1.2晶体管和FET的工作原理

1.2.1晶体管和FET是怎么进行放大的

1.2.2晶体管的工作原理

1.2.3晶体管各端子电流之间的关系

1.2.4用数字万用表判断晶体管的类型

1.2.5用数字万用表测量晶体管的直流放大倍数

1.2.6FET的工作原理

第2章共发射极放大器

2.1观察共发射极放大器的波形

2.1.15倍的电压放大

2.1.2基极与发射极电位及波形

2.1.3集电极与发射极电位及波形

2.2直流参数与电压增益

2.2.1直流参数

2.2.2电压增益

2.3放大电路的设计

2.3.1确定电源电压

2.3.2晶体管的选择

2.3.3确定发射极的静态电流

2.3.4发射极电阻的确定

2.3.5集电极电阻的确定

2.3.6晶体管的静态损耗

2.3.7基极偏置电路的设计

2.3.8临界输入、输出电压

2.3.9确定耦合电容Cin与Cout

2.3.10确定电源去耦电容C1与C2

2.4放大电路的交流性能

2.4.1输入阻抗Ri

2.4.2输出阻抗Ro

2.4.3幅频特性

2.4.4频率特性不扩展的原因

2.4.5提高电压放大倍数的方法

2.4.6噪声电压

2.4.7总谐波失真

第3章共集电极放大器

3.1观察射极跟随器的波形

3.1.1射极跟随器的工作波形

3.1.2较低的阻抗输出

3.2射极跟随器的设计

3.2.1确定电源电压

3.2.2晶体管的选择

3.2.3晶体管集电极损耗

3.2.4发射极电阻Re的确定

3.2.5基极偏置电路的确定

3.2.6输入、输出电容的确定

3.3射极跟随器的交流性能

3.3.1输入、输出阻抗

3.3.2加重负载或增大输入信号时的工作状况

3.3.3互补对称功率放大器

3.3.4改进后的互补对称功率放大器

3.3.5幅频与相频特性

3.3.6噪声及总谐波失真

第4章小功率音频放大器

4.1“发热”是功率放大器的重要问题

4.1.1功率放大器的基本架构

4.1.2功放管热击穿的机理

4.1.3UBE倍增管与功放管热耦合防止热击穿

4.2小功率放大器的设计

4.2.1设计规格

4.2.2电源电压的确定

4.2.3静态电流的确定

4.2.4集电极与发射极电阻的确定

4.2.5基极偏置电阻的确定

4.2.6UBE倍增电路

4.2.7功放管的损耗

4.2.8输出电路周边的组件

4.3小功率放大器的性能

4.3.1静态电流调整

4.3.2工作波形与电压增益

4.3.32kΩ的输入阻抗

4.3.4负载8Ω时的最大输出电压

4.3.5用PNP晶体管作为放大级

4.4小功率音频放大器设计实例

4.4.1电路结构及工作原理

4.4.2功放管TIP41与TIP42

第5章单管输入级功率放大器

5.1单管输入级小功率放大器

5.1.1单管输入功放的电路结构

5.1.2直流参数

5.1.3提高输入阻抗

5.1.4电压放大倍数

5.1.5输入级偏置电阻的确定

5.1.6反馈电阻和采样电阻的确定

5.1.7输入级集电极电阻的确定

5.1.8单管输入功放的工作波形

5.1.9负反馈使放大倍数下降但稳定性提高

5.1.10大电压输出的特殊情况

5.1.11恒流源改善交流性能

5.1.12用NPN晶体管做前置级的小功率放大器

5.2复合管输出级功率放大器

5.2.1复合管输出级的电路结构

5.2.2静态参数

5.2.3激励级电流的确定

5.2.4前置级静态电流及有关电阻的确定

5.2.5自举电容的作用

5.2.6激励级输入端虚地

5.2.7双电源供电的OCL电路

5.2.8交流耦合与直流耦合

5.2.9茹贝尔电路

第6章差动放大器

6.1差动放大器的工作原理

6.1.1温度漂移

6.1.2电路组成

6.1.3对共模信号的抑制作用

6.1.4对差模信号的放大作用

6.1.5差动放大器的电压传输特性

6.2差动放大器的其他三种接法

6.2.1双端输入—单端输出

6.2.2单端输入—双端输出

6.2.3单端输入—单端输出

6.2.4差动放大器的优点

6.2.5集成运放中的差动放大器

6.3观察差动放大器的波形

6.3.1实验用差动放大器的电路结构

6.3.2差模放大的工作波形

6.3.3共模放大的基极与集电极波形

6.3.4共模放大的基极与发射极波形

6.3.5共模电压放大倍数与共模抑制比

6.3.6发射极串接衰减电阻降低增益

6.3.7输入、输出阻抗

6.4差动放大器的设计

6.4.1恒流源参数的确定

6.4.2电源电压的确定

6.4.3恒流源电流的确定

6.4.4集电极电阻的确定

6.5差动放大器在集成运放中的应用

第7章差动输入级功率放大器

7.1功放的历史、电路结构与工作方式

7.1.1功放的历史

7.1.2功放的电路结构

7.1.3功放的工作方式

7.2差动功放的基本原理

7.2.1差动功放是如何工作的

7.2.2功放的增益带宽积

7.2.3传统功放线路的优点

7.2.4功放中的负反馈

7.3差动输入级功率放大器的设计

7.3.1差动功放的电路结构

7.3.2静态参数计算(电源电压±15V)

7.3.3动态参数估算

7.3.4工作波形

7.3.5用NPN管作为输入级的功放

7.4输出级的结构类型

7.4.1射极跟随器类型

7.4.2倒置达林顿类型

7.4.3准互补输出级

7.4.4三重结构输出级

7.4.5大信号失真的机理

7.4.6功率管并联输出能减小失真

7.4.7功率管并联输出的功放电路

第8章深入研究小信号放大级

8.1差动输入级

8.1.1输入级产生的失真

8.1.2单独测量输入级的失真

8.1.3直流平衡能减小总谐波失真

8.1.4镜像电流源负载能迫使差分对电流精确平衡

8.1.5输入级的恒定跨导变换

8.1.6直流失调电压

8.2电压放大级

8.2.1电压放大级的失真

8.2.2电压放大级的仿真

8.2.3改善电压放大级的线性:有源负载技术

8.2.4电压放大级的强化

8.2.5平衡式电压放大级

8.2.6“小钢炮”——平衡式电压放大级功放电路实例

8.2.750W(B类)HiFi功放

8.3放大器的转换速率

8.3.1放大器速率限制的基础知识

8.3.2转换速率的提高

8.3.3晶体管极间电容穿透效应对转换速率的影响

8.3.4现实中的速率限制

8.3.5其他影响速率的因素

8.3.6具有电流补偿功能的UBE倍增电路

8.3.7改进转换速率的50W(AB类)HiFi功放设计实例

第9章功率放大器设计实例分析

9.1全互补对称功率放大器

9.1.1互补对称差分输入级

9.1.2电压放大级

9.1.3功率输出级

9.1.4输出电感的作用

9.1.5大功率2SC5200和2SA1943对管

9.2功率放大电路的安全运行

9.2.1功率管的二次击穿

9.2.2功率管的安全工作区

9.2.3功率管的散热问题

9.3用LM3886制作双声道功放

9.3.1LM3886简介

9.3.2电路结构及工作原理

第10章A类功率放大器设计

10.1准A类功率放大器

10.1.1A类功放输出级工作分析

10.1.2准A类功放的前置输入级工作状况

10.1.3准A类功放的激励级的静态电流

10.1.4功率输出级的电流分配

10.1.5功率输出级的电流波形

10.1.6电源电路及指示

10.1.7场效应管2SK246、晶体管2SC2240和2SA970

10.2集成运放+分立元件甲类功放

10.2.1电路结构与工作原理

10.2.2关键元器件

结束语

参考文献


【序言】:

音频功率放大器(以下简称功放)是一种能量转换电路,要求在失真许可的范围内,可高效地为负载提供尽可能大的功率。因此,功放的工作电压与电流的变化范围大,常常处在大信号或接近极限运用状态。为了提高效率、降低损耗,电路采用互补推挽输出方式,功放的工作状态设置为B类或AB类,可减小交越失真。由于功放管承受高电压、大电流,因此必须重视功放管的过流保护和散热问题。

功率放大器既可由集成电路实现,也可由分立元器件组成,或二者兼具。集成功放因电路成熟,低频性能好,信噪比较小,内部设计具有保护电路,外围电路简单,无须调整,故可靠性高。虽然集成电路有很多优点,但功率不能做得太大,因为输出功率大,耗散功率也大,但芯片面积小,散热问题无法解决。由分立元器件组成的功放,如果电路选择得好、参数选择得恰当、元件性能优良、设计和调试好,性能可以做到非常优良。

目前,市场上集成功放与分立元器件功放分庭抗礼,各具特色,谁也无法取代谁。集成功放与分立元器件功放相比,具有以下几个方面的特点:

① 由集成电路工艺制造出来的元器件,虽然参数的精度不是很高,受温度的影响也较大,但由于各有关元器件都同处在一个硅片上,距离又非常接近,因此对称性较好,适用于构成差分放大器——这种放大器几乎是集成运放和音频功率放大器必选的输入级电路。

② 由集成电路工艺制造出来的电阻,其阻值范围有一定的局限性,一般在几十欧到几十千欧之间,因此在需要很高阻值的电阻时,就要在电路中另想办法。

③ 在集成电路中,制造晶体管(特别是NPN管)往往比制造电阻、电容等无源器件更加方便,占用更少的芯片面积,因而成本更低廉,所以在集成放大电路中,常常用晶体管恒流源代替电阻,尤其是大电阻。

④ 集成电路工艺不适于制造几十皮法以上的电容器,至于电感器就更困难,因此放大级之间通常都采用直接耦合方式,而不采用阻容耦合方式。

本书立足于由分立元器件组成的功放设计与制作,有利于电子爱好者学习,因为晶体管、二极管、电阻、电容等器件可以自由调整,可以根据个人的爱好去设计音色、音域、功率等。最简单的功放电路只要十几只元件就能实现,若增加过压、过流、过热等保护,电路也可以很复杂,并且性能一般不会低于中、低档集成功放。

本书在说明或设计晶体管功放时,既有过去常常采用的等效电路方法,又有“假设模型”的方法。前者,对于在学校学过的使用等效电路方法进行设计的读者来说可谓轻车熟路,得心应手;后者,笔者根据多年的工作经验和对电路理论的深刻理解,自创“假设模型”,通俗易懂。这些方法对于广大读者理解与掌握功放的工作原理别具匠心,非常有效,而且在电路设计时也不会感到不便。

参与本书编写的都是多年从事电子技术职业教育的老师,具有丰富的经验。其中,第1、2、4、10章由中山市技师学院葛中海老师编写,第3、8章由河源技师学院吕秋珍老师编写,第6、9章由河源技师学院陈芳老师编写,第5章由广东省核工业华南高级技工学校陈德生老师编写,第7章由中山市技师学院杨耿国老师编写。葛中海老师负责全书的策划、审阅和定稿。

由于编者能力和水平有限,书中疏漏、欠妥和错误之处在所难免,恳请各界读者多加指正,以便今后不断改进。有兴趣与葛中海老师交流或需要电路图及PCB图资料的朋友,敬请联系主编,QQ:1278685727。


编者


【书摘】:

假设输出电压下降变负,RF1流过的电流跌至为零,但RE2的电流在增大,即而产生压降,这样就引起VT4的b极电压变得更负。这个更负的电压通过RF耦合到VI3的b极,令其产生反向偏置。按照图中给出的元件值,8Ω负载时,VT3的be结反向偏置电压可达到—0.5v(4Ω负载时则达到—1.6V)。加速电容CE的没置使过程明显加快,防止电阻RE限制be结的电荷泄放速度。

在类型一输出级电路中,当RE2有相同的压降时,由于两只RE都连到输出端,阻止了电压传送至VT3的b极,这时驱动管VT1的b极被反向偏置。因驱动管上储存的电荷通常不会引起问题,反向偏置转加到驱动管上就得不到原来的好处。而在类型二电路,尽管驱动管也会关断,但永不会被反向偏置。

图7—20 (c)的驱动管发射极电阻(1.2kΩ,)没有接到输出端,而是分别接到对侧的电源,使驱动管一直维持工作在A类。有人认为驱动管工作在A类在某种程度上可以更好地为输出管提供低频控制,这种常见看法未必正确。不过这种结构的电路,其驱动管的功耗会因此明显增加是肯定的。对于输出管来说,在低频特性没有任何得益。

类型一和类型二输出级的驱动管在输出管关断时仍导通,并在输出管启前返回工作状态。在输出管b极的反向偏置上,类型三与类型二同样好。特别是类型三,由于有阻值较高的驱动管射极电阻连接在较高的电压上,当输出管的b极载流子变化时,可能会得到比类型二更干脆的高频关断(这一点需要研究确认)。

三种类型输出级的大信号线性度实际上相同,均具有两个be结串联在输入与负载之间的特征、增益一输出电压关系曲线如图7—21所示。

由图7—21可见4个特征:①负载电阻越大曲线越平;②在交越区(输出电压O附近),曲线相对平缓地起伏,不是呈现锯齿状;③输出级的增益随着负载电阻的减小而明显下降;④当负载电阻较小且输出电压高时曲线下垂,这主要是由集电极电流大而引起的。

……


【插图】:



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