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功率放大器的解读:工作原理与实用电路图展示

时间:2025-05-30 11:11:50 浏览:28

在电子设备的领域中,功率放大器是一种极为重要的电子设备。今天,我们就来全面深入地了解功率放大器的相关知识,并且分享一些实用的功率放大器电路图。

功率放大器(Power Amplifier)是用于将输入信号的功率进行放大,从而提供足够的功率来驱动负载的电子设备。它不仅是音响系统中的核心组件之一,也广泛应用于各种电子应用场景。其工作原理基于电子管的放大原理,通过将输入信号的电流或电压进行放大,使其达到足够的功率以驱动负载。具体而言,功率放大器通常由输入级、输出级和放大级等部分构成。输入级的作用是接收输入信号,并将其转换为适合放大器放大的信号;输出级则把放大后的信号转换为适合负载工作的信号;而放大级是实现信号放大的关键部分。

功率放大器的主要作用是放大输入信号的功率,从而驱动负载。以音响系统为例,它能够将微弱的音频信号放大,推动扬声器发出足够的音量。在其他电子应用中,其作用也是将弱小的信号放大,以驱动各种负载。除此之外,功率放大器还具有诸多重要作用。它能够提高音质和音量,将微弱的音频信号放大,使音响系统输出更大的音量和更好的音质;增强音频动态范围,通过放大微弱的声音信号,让听众更好地感受到音乐和声音的细节;推动扬声器或其他负载,提供足够的功率使扬声器等负载产生清晰、饱满的声音;协调各个音频组件,在音响系统中作为各个音频组件之间的桥梁,使整个系统的工作更加协调和稳定。

接下来,我们分享一些功率放大器电路图,并简单分析它们的工作原理。

1、基于 RF2132 的线性功率放大器电路图

如图所示为由 RF2132 构成的线性功率放大器电路。射频信号 (RF) 从 3 脚输入,经过前置放大器、末级功率放大器放大后,由 10、11 脚输出。3 脚与内部放大器直接耦合,外加一个隔直耦合电容,3 脚输入阻抗为 50Ω,确切的阻抗值由 1 脚外接的内部级间匹配网络决定。

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L1 为输出中心频率级间调整电感;R1 可改进线性,增加级放大器偏流;L2 为放大器输出级旁路电感;C7 与 14、15 脚内部连线电感组成串联谐振,谐振频率为 2f0,可有效短路输出的二次谐波,改善增益和效率。输出端 10、11、14、15 脚在芯片内部已连接。8 脚接功率控制脚 (PC),可通过控制该脚电压来控制电源功率。在室温下,当电压为低电平(0.5V 或更低时),放大器电源处于关断状态,Vcc = 4.8V,Vpc = 4.0V。

2、基于 RF2155 的 915MHz 功率放大器电路图

如图所示为由 RF2155 构成的 915MHz 功率放大器应用电路。射频信号 (RF) 由 7 脚输入,经过前置放大器、末级功率放大器放大后由 11 脚输出。7 脚与内部放大器直接耦合,所以建议在 7 脚外加一个 UHF 隔直耦合电容。由于有 4 个增益可以设置,因此在输入端串联一个 6.8nH 电感。

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末级功率放大器为不匹配集电极晶体管,输出端 11 脚和 14 脚在芯片内部已连接,14 脚作为末级功率放大器电源供电端,通过这些脚向末级功放提供偏置电流。14 脚也作为二次谐波的滤波电路,能有效地短接二次谐波,采用约 500mils 传输线作为电感与 33pF 电容构成滤波器(在靠近 Vcc 处可放置一个钽电容)。8 脚接功率控制脚 (PC),控制该脚电压可控制电源功率。当电压为低电平(0V 时),放大器电源处于关断状态;当电压为高电平(3V 时),放大器处于全功率工作状态。8 脚外接 UHF 或 HF 电容滤波。15、16 脚为 RF 功率增益控制端,分别控制输出功率增益为 8dB bit 步长和 16dB bit 步长,这些脚高电平至少 2.7V,不得超过 3.3V,同时外接一个 UHF 旁路电容。

3、基本互补功率放大器电路图

该放大器电路是一种非常流行的音频功率放大器电路类型。它被称为互补晶体管,因为最终的晶体管是 NPN - PNP 对,且每个晶体管具有相同的特性。该电路产生 AB 类放大器,因为每个晶体管在略多于信号半个周期的情况下工作。

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当两个晶体管都传导电流时,存在重叠区域,并且该区域将在其稳态电流附近(当输入信号为零时)。该电路也被称为推挽放大器电路,因为该对中的每个晶体管交替工作。

4、144 MHz 功率放大器电路图

144 MHz 功率放大器设计用于与收发器 2 米频段配合使用。功率输出取决于输出晶体管,例如 KT 904 可实现 4 至 5 瓦、KT 907 为 7 至 8 瓦、2N3375 能达到 7 至 10 瓦、2N3632 则为 8 至 12 瓦。

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通过 VOX 开关从接收到发送的转换,由晶体管 VT2/VT3 (KT315) 完成。Kodensator Cl – 0,5 - 2,2 pF,用于建立继电器 Kl 的可靠运行。