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功率放大电路如何设计，用MOS管做功放的优缺点分析

电子芯期天 2021-12-06 09:30
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一、什么是功放

功率放大器简称功放，一般特指音响系统中一种最基本的设备，俗称“扩音机”，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。还可以指其他进行功率放大的设备。


功放的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。一套良好的音响系统功放的作用功不可没。

功放，是各类音响器材中最大的一个家族，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。

二、MOS管做功放的优缺点分析

1、MOS管做功放的优点

①MOS 管功放具有鼓励功率小，输出功率大，输出漏极电流具有负温度系数，平安牢靠，且有工作频率高，偏置简单等优点。以运放的输出作为OCL 的输入，到达抑止零点漂移的效果。

②中音厚，没有三极管那么大的交越失真。

电流推进级通常由一至二级组成，为了降低输出阻抗、增加阻尼系数，常采用二级电流推进。为了防止电流推进级产生开关失真，较好的作法是、采用MOS管并增大本级的静态电流，这样本级不会产生开关失真，由于任何状况下电流推进级一直处于放大区，所以电流输出级也一直处于放大区，因而输出级同样不会产生开关失真和交越失真。

③MOS管的线性比晶体管好。

2、MOS管做功放的缺点

①低频的温和度比晶体管功放差，MOSFET开关场效应管容易被输出和输入过载损坏,MOSFET场效应晶体管既具有晶体管的根本优点。但运用不久发现这种功放的牢靠性不高（无法外电路维护），开关速度进步得不多和最大输出功率仅为150W/8Ω等。90年代初，MOSFET的制造技术有了很大打破，呈现了一种高速MOSFET大功率开关场效应晶体管。

西班牙艺格公司（ECLER）经多年研讨，攻克了非毁坏性维护系统的SPM专利技术，推出了集电子管功放和晶体管功放两者优点分离的第3代功放产品，在欧洲市场上取得了认可，并逐渐在世界上得到了应用。第3代MOSFET功放的中频和高频音质接近电子管功放，但低频的温和度比晶体管功放差一些，此外MOSFET开关场效应管容易被输出和输入过载损坏。

②开启电压太高。

③偏流开很大，还是有一定的交越失真,没交越失真，差不多能够赶上三极管的甲类输出功耗。

④MOS管不好配对在同一批次管，相对来说要好配对一点。

⑤MOS管的低频下太硬,用MOS功放听出所谓电子管音色有一个简单方法，把普通三极管功放里的电压推进三极管换成JFET，JFET才真正具有电子管音色。

三、功率放大电路的设计

功率放大电路往往要求其驱动负载的能力较强，从能量控制和转换的角度来看，功率放大电路与其它放大电路在本质上没有根本的区别，只是功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。

本电路采用两个MOS管构成的功率放大电路，其电路如下图所示。

此电路分别采用一个N沟道和一个P沟道场效应管对接而成，其中RP2和RP3为偏置电阻，用来调节电路的静态工作点。特征频率fT放大电路上限频率fH的关系为：fT≈fhβh，系统阶跃相应的上升时间tr与放大电路上限频率的关系为：trfh=0.35。

对于OCL放大器来说，一般有：PTM≈0.2POM，其中PIM为单管的最大管耗，POM为最大不失真输出管耗。根据计算，并考虑到项目要求，本设计选用IRF950和IRF50来实现功率放大。


— END —

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