音频功率放大器设计PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 功率放大电路的预备知识 1

1.1.1 理想化的“黑盒子”电路 1

1.1.2 分立件功放的优点 2

1.1.3 功放集成电路的热失真 3

1.2 晶体管和FET的工作原理 4

1.2.1 晶体管和FET是怎么进行放大的 4

1.2.2 晶体管的工作原理 5

1.2.3 晶体管各端子电流之间的关系 6

1.2.4 用数字万用表判断晶体管的类型 6

1.2.5 用数字万用表测量晶体管的直流放大倍数 7

1.2.6 FET的工作原理 8

第2章 共发射极放大器 10

2.1 观察共发射极放大器的波形 10

2.1.1 5倍的电压放大 10

2.1.2 基极与发射极电位及波形 12

2.1.3 集电极与发射极电位及波形 13

2.2 直流参数与电压增益 16

2.2.1 直流参数 16

2.2.2 电压增益 17

2.3 放大电路的设计 18

2.3.1 确定电源电压 18

2.3.2 晶体管的选择 19

2.3.3 确定发射极的静态电流 21

2.3.4 发射极电阻的确定 22

2.3.5 集电极电阻的确定 22

2.3.6 晶体管的静态损耗 23

2.3.7 基极偏置电路的设计 23

2.3.8 临界输入、输出电压 25

2.3.9 确定耦合电容Cin与Cout 27

2.3.10 确定电源去耦电容C1与C2 28

2.4 放大电路的交流性能 29

2.4.1 输入阻抗Ri 29

2.4.2 输出阻抗Ro 30

2.4.3 幅频特性 32

2.4.4 频率特性不扩展的原因 34

2.4.5 提高电压放大倍数的方法 35

2.4.6 噪声电压 35

2.4.7 总谐波失真 36

第3章 共集电极放大器 37

3.1 观察射极跟随器的波形 37

3.1.1 射极跟随器的工作波形 37

3.1.2 较低的阻抗输出 39

3.2 射极跟随器的设计 40

3.2.1 确定电源电压 40

3.2.2 晶体管的选择 40

3.2.3 晶体管集电极损耗 41

3.2.4 发射极电阻Re的确定 42

3.2.5 基极偏置电路的确定 42

3.2.6 输入、输出电容的确定 42

3.3 射极跟随器的交流性能 43

3.3.1 输入、输出阻抗 43

3.3.2 加重负载或增大输入信号时的工作状况 44

3.3.3 互补对称功率放大器 47

3.3.4 改进后的互补对称功率放大器 48

3.3.5 幅频与相频特性 50

3.3.6 噪声及总谐波失真 51

第4章 小功率音频放大器 53

4.1 “发热”是功率放大器的重要问题 53

4.1.1 功率放大器的基本架构 53

4.1.2 功放管热击穿的机理 54

4.1.3 UBE倍增管与功放管热耦合防止热击穿 56

4.2 小功率放大器的设计 57

4.2.1 设计规格 57

4.2.2 电源电压的确定 59

4.2.3 静态电流的确定 59

4.2.4 集电极与发射极电阻的确定 60

4.2.5 基极偏置电阻的确定 61

4.2.6 UBE倍增电路 62

4.2.7 功放管的损耗 63

4.2.8 输出电路周边的组件 65

4.3 小功率放大器的性能 66

4.3.1 静态电流调整 66

4.3.2 工作波形与电压增益 66

4.3.3 2kΩ的输入阻抗 68

4.3.4 负载8Ω时的最大输出电压 69

4.3.5 用PNP晶体管作为放大级 70

4.4 小功率音频放大器设计实例 72

4.4.1 电路结构及工作原理 72

4.4.2 功放管TIP41与TIP42 73

第5章 单管输入级功率放大器 76

5.1 单管输入级小功率放大器 76

5.1.1 单管输入功放的电路结构 76

5.1.2 直流参数 78

5.1.3 提高输入阻抗 79

5.1.4 电压放大倍数 79

5.1.5 输入级偏置电阻的确定 80

5.1.6 反馈电阻和采样电阻的确定 81

5.1.7 输入级集电极电阻的确定 81

5.1.8 单管输入功放的工作波形 82

5.1.9 负反馈使放大倍数下降但稳定性提高 83

5.1.10 大电压输出的特殊情况 84

5.1.11 恒流源改善交流性能 86

5.1.12 用NPN晶体管做前置级的小功率放大器 88

5.2 复合管输出级功率放大器 89

5.2.1 复合管输出级的电路结构 89

5.2.2 静态参数 91

5.2.3 激励级电流的确定 92

5.2.4 前置级静态电流及有关电阻的确定 93

5.2.5 自举电容的作用 94

5.2.6 激励级输入端虚地 99

5.2.7 双电源供电的OCL电路 101

5.2.8 交流耦合与直流耦合 103

5.2.9 茹贝尔电路 105

第6章 差动放大器 107

6.1 差动放大器的工作原理 107

6.1.1 温度漂移 107

6.1.2 电路组成 108

6.1.3 对共模信号的抑制作用 109

6.1.4 对差模信号的放大作用 110

6.1.5 差动放大器的电压传输特性 111

6.2 差动放大器的其他三种接法 113

6.2.1 双端输入—单端输出 113

6.2.2 单端输入—双端输出 115

6.2.3 单端输入—单端输出 116

6.2.4 差动放大器的优点 117

6.2.5 集成运放中的差动放大器 117

6.3 观察差动放大器的波形 119

6.3.1 实验用差动放大器的电路结构 119

6.3.2 差模放大的工作波形 120

6.3.3 共模放大的基极与集电极波形 125

6.3.4 共模放大的基极与发射极波形 127

6.3.5 共模电压放大倍数与共模抑制比 127

6.3.6 发射极串接衰减电阻降低增益 128

6.3.7 输入、输出阻抗 129

6.4 差动放大器的设计 131

6.4.1 恒流源参数的确定 131

6.4.2 电源电压的确定 132

6.4.3 恒流源电流的确定 132

6.4.4 集电极电阻的确定 133

6.5 差动放大器在集成运放中的应用 133

第7章 差动输入级功率放大器 136

7.1 功放的历史、电路结构与工作方式 136

7.1.1 功放的历史 136

7.1.2 功放的电路结构 137

7.1.3 功放的工作方式 140

7.2 差动功放的基本原理 140

7.2.1 差动功放是如何工作的 140

7.2.2 功放的增益带宽积 143

7.2.3 传统功放线路的优点 144

7.2.4 功放中的负反馈 145

7.3 差动输入级功率放大器的设计 146

7.3.1 差动功放的电路结构 146

7.3.2 静态参数计算（电源电压±15V） 149

7.3.3 动态参数估算 150

7.3.4 工作波形 152

7.3.5 用NPN管作为输入级的功放 155

7.4 输出级的结构类型 157

7.4.1 射极跟随器类型 158

7.4.2 倒置达林顿类型 159

7.4.3 准互补输出级 160

7.4.4 三重结构输出级 162

7.4.5 大信号失真的机理 163

7.4.6 功率管并联输出能减小失真 163

7.4.7 功率管并联输出的功放电路 164

第8章 深入研究小信号放大级 170

8.1 差动输入级 170

8.1.1 输入级产生的失真 170

8.1.2 单独测量输入级的失真 172

8.1.3 直流平衡能减小总谐波失真 174

8.1.4 镜像电流源负载能迫使差分对电流精确平衡 176

8.1.5 输入级的恒定跨导变换 177

8.1.6 直流失调电压 178

8.2 电压放大级 181

8.2.1 电压放大级的失真 181

8.2.2 电压放大级的仿真 182

8.2.3 改善电压放大级的线性：有源负载技术 183

8.2.4 电压放大级的强化 184

8.2.5 平衡式电压放大级 186

8.2.6 “小钢炮”——平衡式电压放大级功放电路实例 187

8.2.7 50W（B类）Hi-Fi功放 189

8.3 放大器的转换速率 192

8.3.1 放大器速率限制的基础知识 192

8.3.2 转换速率的提高 193

8.3.3 晶体管极间电容穿透效应对转换速率的影响 194

8.3.4 现实中的速率限制 194

8.3.5 其他影响速率的因素 195

8.3.6 具有电流补偿功能的UBE倍增电路 196

8.3.7 改进转换速率的50W（AB类）Hi-Fi功放设计实例 197

第9章 功率放大器设计实例分析 208

9.1 全互补对称功率放大器 208

9.1.1 互补对称差分输入级 208

9.1.2 电压放大级 212

9.1.3 功率输出级 212

9.1.4 输出电感的作用 213

9.1.5 大功率2SC5200和2SA1943对管 213

9.2 功率放大电路的安全运行 216

9.2.1 功率管的二次击穿 216

9.2.2 功率管的安全工作区 217

9.2.3 功率管的散热问题 218

9.3 用LM3886制作双声道功放 220

9.3.1 LM3886简介 220

9.3.2 电路结构及工作原理 221

第10章 A类功率放大器设计 231

10.1 准A类功率放大器 231

10.1.1 A类功放输出级工作分析 231

10.1.2 准A类功放的前置输入级工作状况 233

10.1.3 准A类功放的激励级的静态电流 235

10.1.4 功率输出级的电流分配 235

10.1.5 功率输出级的电流波形 236

10.1.6 电源电路及指示 239

10.1.7 场效应管2SK246、晶体管2SC2240和2SA970 240

10.2 集成运放＋分立元件甲类功放 242

10.2.1 电路结构与工作原理 242

10.2.2 关键元器件 246

结束语 254

参考文献 256