功放時(shí)偏置電阻參數(shù)的確定

偏置電阻，以常用的共射放大電路為例，主流是從發(fā)射極到集電極的，偏流就是從發(fā)射極到基極的。相對(duì)于主電路而言，為基極提供電流的電路就是所謂的偏置電路。偏置電路往往有若干元件，其中有一重要電阻，往往要調(diào)整阻值，以調(diào)整基極電流，在三極管的放大區(qū)，確定的基極電流保證了需要的集電極電流在電流在設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)。這要調(diào)整基極電流的電阻就是偏置電阻。它放大電路的主要作用是提供大小適當(dāng)?shù)幕鶚O電流，以使放大電路獲得合適的工作點(diǎn)，并使發(fā)射結(jié)處于正向偏置。

功放時(shí)偏置電阻參數(shù)的確定

1.確定具體的電路形式

功率放大電路有兩種基本的電路形式，分別是OCL和OTL，如上圖和下圖所示。兩種電路基本相似，OCL電路采用的是雙電源供電方式，且輸出端是直接輸出；而OTL電路是單電源供電方式，輸出端采用了電容輸出。二者的工作原理也基本相同，在此需要確定的是電路中的電阻RL、R1、R2、R3、R4、RPl、RP2的參數(shù)。二者任意選取其中一種都可，下面就以上圖所示OCL電路為例來進(jìn)行分析。

2.查閱資料或手冊找到六個(gè)參數(shù)

在此需要知道功率放大管Q1、Q2及驅(qū)動(dòng)管Q3的如下六個(gè)參數(shù)：放大系數(shù)β、集一射之間反向擊穿電壓VCCec（sat）、集電結(jié)最大耗散功率PCM、最大集電極電流ICM、發(fā)射結(jié)正向?qū)妷篖IBE、集一射之間飽和電壓Uce（sat）。有條件的朋友最好是先測試一下各管子的參數(shù)再進(jìn)行下列步驟。

3.確定電源電壓Vcc和負(fù)載RL

我們知道，在功率放大電路中電源電壓越高，輸出功率越大，所以我們盡量將電源電壓取高些，但不能無目的的提高電源電壓，要保證功率放大管的安全工作；而對(duì)于負(fù)載電阻來說，其阻值越小，電路輸出功率也越大，但負(fù)載阻抗太小會(huì)使得負(fù)載電流太大，甚至超過功率放大管的最大電流而燒毀。那么，電源電壓為多高，負(fù)載阻抗為多大才理想呢？這要根據(jù)功率三極管的選擇條件才能進(jìn)行確定。

根據(jù)三極管的選擇條件可得出電源電壓Vcc和負(fù)載RL的大小必須同時(shí)滿足式（2）中的三個(gè)關(guān)系式：

說明：在計(jì)算時(shí)可先取負(fù)載阻抗為4Q代入（2）式進(jìn)行計(jì)算，三個(gè)關(guān)系式中如果其中某一關(guān)系式不滿足，則再取負(fù)載阻抗為8Q或16Q重復(fù)計(jì)算直到三個(gè)關(guān)系式同時(shí)滿足為止。不過此時(shí)計(jì)算出的電源電壓是將功率放大管視為理想狀態(tài)而言的，沒有考慮功率放大管的飽和壓降，為了保證輸出信號(hào)的質(zhì)量，功率放大管Q1和Q2的飽和壓降可取Uce（sat）=2V，即在計(jì)算出的電源電壓的基礎(chǔ)上再加2V作為電源電壓VCC，但也要同時(shí)滿足（2）式中的三個(gè)關(guān)系式。一旦電源電壓和負(fù)載阻抗確定之后。在后面的計(jì)算中就不能再隨意改動(dòng)了。

4.根據(jù)負(fù)載RL計(jì)算出功率放大管的最大基極電流Ib（max）

最大輸出電流等于最大輸出電壓與負(fù)載RL的比值，而最大輸出電壓是電源電壓VCC與功率放大管的飽和壓降Uce（sat）之差，即：

5.R1的確定

根據(jù)電路的工作原理可知，驅(qū)動(dòng)管Q3受輸入信號(hào)的控制而截止時(shí)，功率放大管Q1飽和導(dǎo)通。功率放大管Q2截止，負(fù)載上的電壓和電流幅度都達(dá)到最大值，此時(shí)R1為Q1提供最大的基極電流Ib（sat）據(jù)此，可將電路等效為下圖所示。則R1的阻值就等于R1上的電壓URl與最大基極電流Ib（max）之比，

6.R2的確定

根據(jù)電路的工作原理可知：當(dāng)驅(qū)動(dòng)管Q3受輸入信號(hào)的控制（如輸入信號(hào)增大）而飽和導(dǎo)通時(shí)，Q1截止，Q2飽和導(dǎo)通。此時(shí)電路可等效為下圖所示，圖中由于Q1截止故采用虛線畫出。由下圖可看出，

7.R3、R4及RPl的確定

電阻R3、R4和RPl的作用是為驅(qū)動(dòng)管Q3提供合適的靜態(tài)基極電流Ibc3同時(shí)RPl具有調(diào)節(jié)輸出中點(diǎn)電位的作用（正常情況下靜態(tài)中點(diǎn)電位為0V）。而功率放大管Q1和Q2均處于輕微導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)靜態(tài)集電極電流為

則靜態(tài)基極電流為：

為了使Q3的靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定，一般取R3上的電流是其基極電流Im3的3～5倍，而R3上的電壓為其集電極電流lc。3在R2上產(chǎn)生的電壓與Q3的發(fā)射結(jié)電壓Ube3之和，即：

根據(jù)電路的靜態(tài)工作情況及分壓原理，可知Q3的基極上部分偏置電阻R’4為：

在電路設(shè)計(jì)中，此基極上部分偏置電阻R’4由電阻R4和RPl組成，可取電阻R4阻值為R’4的一半，而RPl的阻值為R’4，這樣Q3的基極上部分偏置電阻的變化范圍是1/2R’4～3/2R’4，能夠保證靜態(tài)時(shí)輸出端中點(diǎn)電位調(diào)節(jié)到0V的位置。因此有：

8.RP2的確定

二極管D1、D2以及電位器RP2的作用是減小交越失真，電位器RP2可以調(diào)節(jié)功率放大管的靜態(tài)電流，由于兩個(gè)功率放大管具有對(duì)稱性且參數(shù)相同，所以調(diào)節(jié)電位器RP2對(duì)中點(diǎn)電位幾乎無影響。也就有調(diào)節(jié)RP2不會(huì)改變Q3的靜態(tài)集電極電流ICQ3。

由下圖可知．兩個(gè)二極管上的電壓VDl、VD2與ICQ3在RP2上產(chǎn)生的電壓之和等于兩個(gè)功率放大管的發(fā)射結(jié)電壓Ube1，和Ube2之和。但由于為了減小功率放大管的靜態(tài)功耗，提高效率。實(shí)際上此電壓要比兩個(gè)發(fā)射結(jié)電壓之和小得多。即；

至此，只要知道三極管的六個(gè)參數(shù)，電路中各電阻的阻值由上述11個(gè)公式，就可以計(jì)算確定下來，0TL功率放大電路的偏置電阻參數(shù)的確定方法和步驟也完全一樣，只是各式中的VCC用1/2Vcc替代乙就行了。

值得一提的是：多數(shù)情況下由以上公式計(jì)算出來的電阻值不是標(biāo)稱值，此時(shí)可用多個(gè)電阻串聯(lián)或并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，盡量使之相符合；當(dāng)然稍許有點(diǎn)誤差也是在所難免的，只要相差不大，是允許的，但要特別小心．因?yàn)楹芏鄬?duì)管都是達(dá)林頓管，其放大系數(shù)相當(dāng)大，有好幾千甚至上萬倍，只要基極電流變化一點(diǎn)點(diǎn)，輸出電流可不是一個(gè)小數(shù)目，也許這就是許多朋友不敢輕舉妄動(dòng)的原因吧，所以對(duì)于這種情況我們的原則是，對(duì)于電阻R1和R2是宜大不宜小，而對(duì)于電阻R3、R4由于有電位器可以調(diào)節(jié)可大可小，但要注意不要相差太大。