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提高集成功率的放大器技术

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:世界上自1967年研制成功第一块音频功率放大器集成电路以来在短短的几十年的时间内,其发展速度和应用是惊人的.目前利用集成电路工艺已经能够生产出品种繁多的集成功率放大器,约95%以上的音响设备上的音频功率放大器都采用了集成电路.集成功率放大器除了具有一般集成电路的共同特点外,还有一些突出的优点,主要有温度稳定性好,电源利用率高,功耗较低,非线性失真较小等,还可以将各种保护电路也集成在芯片内部,使用更

提高集成功率的放大器技术

世界上自1967年研制成功第一块音频功率放大器集成电路以来在短短的几十年的时间内,其发展速度和应用是惊人的.目前利用集成电路工艺已经能够生产出品种繁多的集成功率放大器,约95%以上的音响设备上的音频功率放大器都采用了集成电路.

集成功率放大器除了具有一般集成电路的共同特点外,还有一些突出的优点,主要有温度稳定性好,电源利用率高,功耗较低,非线性失真较小等,还可以将各种保护电路也集成在芯片内部,使用更加安全.

集成功率放大器根据用途划分,有通用型和专用型;从芯片内部的构成划分,有单通道型和双通道型;从输出功率上划分,有小功率型和大功率型.

1.LM386集成功率放大器

(1)特点.

LM386是小功率音频集成功放,采用8脚双列直插式塑料封装,如图4-60所示.4脚为接“地”端;6脚为电源端;2脚为反相输入端;3脚为同相输入端;5脚为输出端;7脚为去耦端;1、8脚为增益调节端.外特性:额定工作电压为4~16 V,当电源电压为6 V时,静态工作电流为4 m A,适合用电池供电.频响范围可达数百千赫.最大允许功耗为660 m W(25℃),不需散热片.工作电压为4 V,负载电阻为4 Ω时,输出功率(失真为10%)为300 mW;工作电压为6 V,负载电阻为4 Ω、8 Ω、16 Ω时,输出功率分别为340 mW、325 mW、180 mW.该集成放大器同时还提供电压增益放大,其电压增益通过外部连接的变化可在20~200范围内调节.内部没有过载保护电路.输入阻抗为50 kΩ,频带宽度为300 k HZ.

图4-60 LM386示意图

(2)应用.

如图4-61所示为由功率放大器LM368组成的电路,4脚接“地”,6脚接电源(6~9 V),2脚接地,信号从同相输入端3脚输入,5脚通过220μF电容向扬声器RL提供信号功率,7脚接20μF去耦电容,1、8脚之间接10μF电容和20 kΩ电位器,用来调节增益.

图4-61 由LM368功率放大器组成的电路图

2.TDA2030集成功率放大器

(1)特点.

TDA2030是一种超小型5引脚单列直插塑封集成功放,如图4-62所示.1脚为同相输入端,2脚为反相输入端,4脚为输出端,3脚接负电源,5脚接正电源.电路特点是引脚和外接元件少.

电源电压范围为±6~±18 V,静态电流小于60μA,频响为10 Hz~140 k Hz,谐波失真小于0.5%,在UCC=±14 V,RL=4Ω时,输出功率为14 W.

图4-62 TDA2030外形图

图4-63 TDA2030应用电路

(2)应用.

TDA2030由于具有低瞬态失真、较宽频响和完善的内部保护措施,因此,常用在高保真组合音响中,如图4-63所示.(www.xing528.com)

V1、V2组成电源极性保护电路,防止电源极性接反损坏集成功放.C3、C5与C4、C6为电源滤波电容,100μF电容并联0.1μF电容的原因是100μF电解电容具有电感效应,影响高频信号滤波.信号从1脚同相端输入,4脚输出端向负载扬声器提供信号功率,使其发出声响.

1.半导体

半导体分为本征半导体和杂质半导体两种,杂质半导体又根据掺入杂质的不同分为P型和N型两种.

自由电子和空穴都称为载流子,在N型半导体中,自由电子是多数载流子,而空穴是少数载流子;相反地,在P型半导体中,自由电子是少数载流子,而空穴是多数载流子.

PN结是由扩散运动漂移运动形成的,扩散运动是多数载流子的浓度差异引起的运动,漂移运动是少数载流子在内电场作用下有规则的运动.

PN结具有单向导电性,即在PN结上加正向电压时,PN结电阻很低,正向电流较大,处于导通状态;加反向电压时,PN结电阻很高,反向电流很小,处于截止状态.

2.半导体二极管

二极管分为点接触和面接触型.二极管的伏安特性是非线性的,当外加正向电压大于死区电压时,二极管处于正向导通状态;当外加反向电压时,二极管处于反向截止状态.二极管的主要参数包括:最大整流电流、最高反向工作电压、最大反向电流.理想二极管正向导通时电阻为零、压降为零,反向截止时电阻为无穷大.

稳压管是工作在反向击穿状态的特殊二极管,它的反向击穿是可逆的.稳压管反向电流的变化虽然很大,但两端电压变化很小,故能达到稳压的效果.稳压管的主要参数有:稳定电压、稳定电流、最大耗散功率、动态电阻和温度系数.

3.半导体三极管

三极管分为PNP型和NPN型两类,每类都分成基区、发射区和集电区.每类都有两个PN结,基区和发射区之间的结为发射结,基区和集电区之间的结为集电结.三极管具有电流放大作用,条件是发射结必须正向偏置,而集电结必须反向偏置.

三极管的输出特性曲线分为三个工作区即放大区、截止区和饱和区.工作在放大区的外部条件是发射结必须正向偏置,而集电结必须反向偏置;工作在截止区的外部条件是发射结和集电结均反向偏置;工作在饱和区的外部条件是发射结和集电结均正向偏置.

4.场效应管

场效应管是一种电压控制元件,按其结构的不同分为结型场效应管和绝缘栅型场效应管两种类型.绝缘栅型场效应管按工作状态又分为增强型和耗尽型两类.

绝缘栅型场效应管每类又有N沟道和P沟道之分,其表面分别安置三个电极:栅极、源极和漏极.

5.基本放大电路

分立元件基本放大电路的组成:晶体管——放大元件;集电极电源——为输出提供能量并保证集电结处于反向偏置,使晶体管工作于放大区;集电极负载电阻——将集电极电流的变化变换为电压的变化,以实现电压放大;基极电源——使发射结处于正向偏置;耦合电容——起到隔直流、通交流的作用.

放大电路的静态分析包括IB、IC和UCE三个基本参数;动态分析包括Au、ri和ro,固定偏置放大电路、分压偏置放大电路、射极输出器的分析.

多级放大电路的耦合方式常用的有阻容耦合、直接耦合和变压器耦合三种.

功率放大电路的基本特点,互补对称放大电路的分析以及集成功率放大器的简单介绍.

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