一、什么是功放

功率放大器簡(jiǎn)稱功放，一般特指音響系統(tǒng)中一種最基本的設(shè)備，俗稱“擴(kuò)音機(jī)”，它的任務(wù)是把來(lái)自信號(hào)源(專業(yè)音響系統(tǒng)中則是來(lái)自調(diào)音臺(tái))的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。還可以指其他進(jìn)行功率放大的設(shè)備。

功放的作用就是把來(lái)自音源或前級(jí)放大器的弱信號(hào)放大，推動(dòng)音箱放聲。一套良好的音響系統(tǒng)功放的作用功不可沒(méi)。

功放，是各類音響器材中最大的一個(gè)家族，其作用主要是將音源器材輸入的較微弱信號(hào)進(jìn)行放大后，產(chǎn)生足夠大的電流去推動(dòng)揚(yáng)聲器進(jìn)行聲音的重放。由于考慮功率、阻抗、失真、動(dòng)態(tài)以及不同的使用范圍和控制調(diào)節(jié)功能，不同的功放在內(nèi)部的信號(hào)處理、線路設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝上也各不相同。

二、MOS管做功放的優(yōu)缺點(diǎn)分析

1、MOS管做功放的優(yōu)點(diǎn)

①M(fèi)OS 管功放具有鼓勵(lì)功率小，輸出功率大，輸出漏極電流具有負(fù)溫度系數(shù)，平安牢靠，且有工作頻率高，偏置簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。以運(yùn)放的輸出作為OCL 的輸入，到達(dá)抑止零點(diǎn)漂移的效果。

②中音厚，沒(méi)有三極管那么大的交越失真。

電流推進(jìn)級(jí)通常由一至二級(jí)組成，為了降低輸出阻抗、增加阻尼系數(shù)，常采用二級(jí)電流推進(jìn)。為了防止電流推進(jìn)級(jí)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)失真，較好的作法是、采用MOS管并增大本級(jí)的靜態(tài)電流，這樣本級(jí)不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)失真，由于任何狀況下電流推進(jìn)級(jí)一直處于放大區(qū)，所以電流輸出級(jí)也一直處于放大區(qū)，因而輸出級(jí)同樣不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)失真和交越失真。

③MOS管的線性比晶體管好。

2、MOS管做功放的缺點(diǎn)

①低頻的溫和度比晶體管功放差，MOSFET開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管容易被輸出和輸入過(guò)載損壞,MOSFET場(chǎng)效應(yīng)晶體管既具有晶體管的根本優(yōu)點(diǎn)。但運(yùn)用不久發(fā)現(xiàn)這種功放的牢靠性不高(無(wú)法外電路維護(hù))，開(kāi)關(guān)速度進(jìn)步得不多和最大輸出功率僅為150W/8Ω等。90年代初，MOSFET的制造技術(shù)有了很大打破，呈現(xiàn)了一種高速M(fèi)OSFET大功率開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

西班牙藝格公司(ECLER)經(jīng)多年研討，攻克了非毀壞性維護(hù)系統(tǒng)的SPM專利技術(shù)，推出了集電子管功放和晶體管功放兩者優(yōu)點(diǎn)分離的第3代功放產(chǎn)品，在歐洲市場(chǎng)上取得了認(rèn)可，并逐漸在世界上得到了應(yīng)用。第3代MOSFET功放的中頻和高頻音質(zhì)接近電子管功放，但低頻的溫和度比晶體管功放差一些，此外MOSFET開(kāi)關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管容易被輸出和輸入過(guò)載損壞。

②開(kāi)啟電壓太高。

③偏流開(kāi)很大，還是有一定的交越失真,沒(méi)交越失真，差不多能夠趕上三極管的甲類輸出功耗。

④MOS管不好配對(duì)在同一批次管，相對(duì)來(lái)說(shuō)要好配對(duì)一點(diǎn)。

⑤MOS管的低頻下太硬,用MOS功放聽(tīng)出所謂電子管音色有一個(gè)簡(jiǎn)單方法，把普通三極管功放里的電壓推進(jìn)三極管換成JFET，JFET才真正具有電子管音色。

三、功率放大電路的設(shè)計(jì)

功率放大電路往往要求其驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力較強(qiáng)，從能量控制和轉(zhuǎn)換的角度來(lái)看，功率放大電路與其它放大電路在本質(zhì)上沒(méi)有根本的區(qū)別，只是功放既不是單純追求輸出高電壓，也不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。

本電路采用兩個(gè)MOS管構(gòu)成的功率放大電路，其電路如下圖所示。

此電路分別采用一個(gè)N溝道和一個(gè)P溝道場(chǎng)效應(yīng)管對(duì)接而成，其中RP2和RP3為偏置電阻，用來(lái)調(diào)節(jié)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。特征頻率fT放大電路上限頻率fH的關(guān)系為：fT≈fhβh，系統(tǒng)階躍相應(yīng)的上升時(shí)間tr與放大電路上限頻率的關(guān)系為：trfh=0.35。

對(duì)于OCL放大器來(lái)說(shuō)，一般有：PTM≈0.2POM，其中PIM為單管的最大管耗，POM為最大不失真輸出管耗。根據(jù)計(jì)算，并考慮到項(xiàng)目要求，本設(shè)計(jì)選用IRF950和IRF50來(lái)實(shí)現(xiàn)功率放大。

原文標(biāo)題：功率放大電路如何設(shè)計(jì)，用MOS管做功放的優(yōu)缺點(diǎn)分析

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審核編輯：湯梓紅