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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。
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 | 低 | 高 |
| 7 | 输出阻抗 | 高 (≈ 12 KΩ) | 低 (200 Ω) |