功率放大器设计方案(功率放大器的设计指标及任务要求)

导语：功率放大器的设计方法2

同上期一样，为了方便看懂分析原理，先贴上整体电路图，图1-1是完成小型功率放大器电路图：

图1-1 整体电路图

01、设置射极跟随器的偏置电路

图1-1中射极跟随器的偏置电路设置在共发射极电路的晶体管Tr1的集电极与负载电阻R3之间，上期求出了共发射极电路的集电极流过的电流为20mA，所以选用的偏置电路中的晶体管要求最大集电极电流在20mA以上，并且偏置电路是为推挽输出电路提供偏置的，所以也要求选用的晶体管Tr2的集电极-基极间Vcbo与集电极-发射极Vceo间的最大电压为1.2V以上。

图1-2是偏置电路结构，该电路的基极侧流过的电流是由电阻R4决定的，这里取R4为300Ω（为了好分析），那么电阻R4之间流过电流为：

图1-2 射极跟随器偏置电路的各部分电压与电流

另一方面，晶体管Tr1的集电极电流总共为20mA，所以晶体管Tr2集电极电流为18mA,为了使Tr2的集电极-基极间电压为2Vbe，由第一期求得公式：

可知，只要使得R4和VR2的值相等即可，其中（VR2表示RA，R4表示RB），可以采用470欧姆的滑动变阻器自行调节。

电容C2是对偏置电路进行旁路，为了使推挽输出电路中晶体管Tr3和Tr4的基极“见到”的阻抗相等，同时电容C2对，电路的高频失真率也有所改善(也不懂)，C2的取值越大，那么Tr3和Tr4的基极间的阻抗越低（电容越大，容抗越小），但是太大也没什么意义，所以这里取电容C2为2.2uF。

02、射击跟随器的功率损耗计算

整体电路的电源电压为15V，晶体管Tr1的集电极电位设定为8.5V，所以，如果忽略晶体管Tr2引起的偏置电压，那么射极跟随器也与共发射极电路部分是相同的，图见1-3所示：

图1-3 信号振幅

从图1-3可以得出，射极跟随器最后输出电压幅值为6.5V，当输出信号驱动8Ω的扬声器负载时，那么需要驱动的电流为：

这个输出电流作为集电极电流在晶体管Tr3和Tr4上流动，另一方面，当输出电压达到正负的峰值时，那么两个晶体管集电极-发射极之间的最大电压为15V。

当输出波形是正弦波时，则该电路的最大输出电压有效值为：

最大输出功率为：

而Tr3和Tr4的功率最大值为最大输出功率的1/5，所以两个晶体管各自的功率为0.53W。【通常，在考虑输出波形为正弦波时，在进行B类工作的推挽射极跟随器中，每一个晶体管的集电极损耗功率的最大值为最大输出功率的1/5】

因此，Tr3与Tr4应该选择集电极电流在800mA以上，集电极-基极间电压与集电极-发射极间电压为15V以上，功率在0.53W以上，同时，由于两个晶体管最后的损耗为1.06W，所以必须要使用散热板。

03、总结设计方法

在设计功率放大器时，首先需要对功率器的规格进行定型，包括（增益、功率、频率、失真率），然后分析整体电路使用的电源电压，接着选型共射极放大电路中NPN晶体管，并对其中各元件进行参数选型，之后为了消除最后推挽输出电路的开关失真和防热击穿，需要设计偏置电路，最后从功率的方面分析推挽输出电路。

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