功率放大器



实际上,任何放大器都由几个放大级组成。如果我们考虑音频放大,它根据我们的要求具有多个放大级。

功率放大器

音频信号转换为电信号后,会进行多次电压放大,然后在扬声器级之前进行放大信号的功率放大。下图清楚地显示了这一点。

Audio Signal

电压放大器提高信号的电压电平,而功率放大器提高信号的功率电平。除了提高功率电平外,还可以说功率放大器是一种将直流电转换为交流电的器件,其作用由输入信号控制。

直流电功率的分配符合以下关系:

直流输入功率 = 交流输出功率 + 损耗

功率晶体管

对于这种功率放大,普通的晶体管是不够的。为满足功率放大目的而制造的晶体管称为**功率晶体管**。

功率晶体管与其他晶体管的不同之处在于以下几个方面。

  • 它体积较大,以便处理大功率。

  • 晶体管的集电极区域做得很大,并在集电极-基极结处安装散热器,以最大限度地减少产生的热量。

  • 功率晶体管的发射极和基极区域掺杂较重。

  • 由于输入电阻低,因此需要低输入功率。

因此,电压放大和功率放大之间存在很大差异。因此,让我们现在尝试深入了解细节,以了解电压放大器和功率放大器之间的区别。

电压放大器和功率放大器之间的区别

让我们尝试区分电压放大器和功率放大器。

电压放大器

电压放大器的功能是提高信号的电压电平。电压放大器的设计目的是实现最大的电压放大。

放大器的电压增益由下式给出

$$A_v = \beta \left (\frac{R_c}{R_{in}} \right )$$

电压放大器的特性如下:

  • 晶体管的基极应薄,因此β值应大于100。

  • 与集电极负载RC相比,输入电阻Rin的电阻应较低。

  • 集电极负载RC应相对较高。为了允许高集电极负载,电压放大器始终在低集电极电流下工作。

  • 电压放大器用于小信号电压。

功率放大器

功率放大器的功能是提高输入信号的功率电平。它需要提供大量的功率,并且必须处理大电流。

功率放大器的特性如下:

  • 晶体管的基极加厚以处理大电流。β值很高(β > 100)。

  • 晶体管的尺寸做得更大,以便散发在晶体管工作过程中产生的更多热量。

  • 变压器耦合用于阻抗匹配。

  • 集电极电阻降低。

电压放大器和功率放大器的比较如下表所示。

序号 特性 电压放大器 功率放大器
1 β 高 (>100) 低 (5到20)
2 RC 高 (4-10 KΩ) 低 (5到20 Ω)
3 耦合 通常为RC耦合 总是变压器耦合
4 输入电压 低 (几毫伏) 高 (2-4伏)
5 集电极电流 低 (≈ 1 mA) 高 (> 100 mA)
6 输出功率
7 输出阻抗 高 (≈ 12 KΩ) 低 (200 Ω)
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