高性能音频放大器的设计准则与技巧

文章摘要：输出晶体管：音讯功率放大器中最常见的输出级是图3所示的射极跟随器。它通常都被称为双射极跟随器或达林顿管。其中第一个跟随器会作为输出级的驱动器。图3：输出射级跟随器。 射极跟随器的大讯号线性度主要取决于负载的大小。随着负载增加(即负载电阻减少)，输出电流亦同时会增加。受RE和位于高电流密度的β滚降的影响，BJT电流增益会减少。这种情况下，可能会降低线性度并增加在输出级的失真。对于比较高功率的应用来说，建议采用多级输出来维持高电流和更佳的线性度。LME49810音讯驱动器拥有约50mA的输出电流，它可以根据要求配置成达灵顿管或平行晶体管输出。 输出级晶体管放大匹配：双射极-跟随器或达林顿管通常都拥

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　　输出晶体管：音讯功率放大器中最常见的输出级是图3所示的射极跟随器。它通常都被称为双射极跟随器或达林顿管。其中第一个跟随器会作为输出级的驱动器。

　　图3：输出射级跟随器。

　　射极跟随器的大讯号线性度主要取决于负载的大小。随着负载增加(即负载电阻减少)，输出电流亦同时会增加。受RE和位于高电流密度的β滚降的影响，BJT电流增益会减少。这种情况下，可能会降低线性度并增加在输出级的失真。对于比较高功率的应用来说，建议采用多级输出来维持高电流和更佳的线性度。LME49810音讯驱动器拥有约50mA的输出电流，它可以根据要求配置成达灵顿管或平行晶体管输出。

　　输出级晶体管放大匹配：双射极-跟随器或达林顿管通常都拥有一个高的电流增益系数Ic=βIb。为了提高输出级的稳定性，负极端和正极端的电流放大必须匹配。

　　图4：射级负反馈电阻的应用。

　　对平行晶体管配置来说，必须确定中等功率晶体管的驱动能力。中等功率晶体管的输出电流(Ic)必须大于高功率晶体管的最小驱动电流(Ib)以免在中等功率晶体管级上出现过载。

　　输出晶体管的电压范围：VCBO和VCEO电压的最大范围必须大于电源电压的轨到轨范围。对于一个有+/-100V电压供应的放大器，晶体管的电压额定应该高一点以保证它能够在规定以内正常地运作。

　　射极电阻器RE：在高功率的音讯放大器应用中，输出晶体管的匹配性、电流平衡和保护对于功率放大器的线性度来说非常重要。建议采用射极负反馈电阻器RE来改善输出晶体管的匹配性和电流平衡能力。因此，我们建议在实际的高功率音讯放大器应用中加入这种电阻。然而，将RE与输出晶体管串联在一起会降低放大器的线性度。电阻RE是交越失真的主要失真来源。当输出晶体管的一端关闭而另一端开启时便会出现这种失真。因此，必须最佳化RE值并且尽可能的将RE维持在较低水平，这样可以降低对非线性度的影响。

　　图5：音讯放大器的输出可配置结构。

　　改善交越失真的最有效方法便是减少RE的电阻。对于相同数值的RE，一个平行形式的输出可降低用来改善线性度的整体RE电阻值。同时，假如每一个级的RE都较大，那便可为输出晶体管带来更佳的匹配性和电流平衡。此外，RE也关系到输出的功率损耗。对于一个相同的RE，较大的输出电流会导致较大的功率损耗。RE的值取决于并联输出晶体管的数量和扬声器的负载。建议采用足够功率的0.1到0.5Ω电阻器。

　　输出网络：功率放大器最常用的输出网络为‘Zobel’，所有的输出网络都只有一个目标，这便是改善系统的稳定性。‘Zobel’网络的另一个功能是保护放大器的输出以免受到扬声器线圈内电感所影响。这里建议的‘Zobel’网络中电阻器和电容串联在一起，并且从放大器的输出连接到接地。

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