关于推挽放大电路的几个问题

只看该作者 · 2010-8-19 09:39

首帖电路中如何计算基极偏置电阻的值？
是否取直流电流放大倍数等于交流电流放大倍数，根据输出到负载上的动态电流（假设为±20ma），除以管子的手册提供的直流放大系数β（设为60），得到ib=±0.333ma，取流过上电路中偏置电路的电流稍大于ib，（15-1.2）/0.5ma=27.6k，调整到电路中所示的两个10k电阻。
不知道我的理解跟算法步骤对否？
琢磨很久了，很想知道啊。

只看该作者 · 2010-8-19 10:32

没人说吗，看来还得找maychang老大去。

3万 · 2010-8-19 10:44

21楼：
此电路，无法很准确计算，因为三极管的放大倍数相当不确定。
实用的方法，是在集电极上串联电流表，无输入信号时，调整上下两个电阻，到电流合适并且两发射极处为电源电压之半为止。若上下两个电阻相差过大，说明上下两个管子放大倍数相差太大，应该换管。注意这样调整之后并没有解决动态问题。
你的帖中说：“根据输出到负载上的动态电流（假设为±20ma），除以管子的手册提供的直流放大系数β（设为60）”，这个有点问题。基极电阻应该能够提供动态时的基极电流，但同时又要保证静态电流则无法兼顾。
你的另一帖，两管发射极是有电阻的。这就给我们提供了一个调整的可能(多一个自由度)。若与那两个二极管各串联一个小电阻，就又多了一个调整的可能。实际可用的电路，是两管发射极均有电阻，与两个二极管也串联电阻的。

只看该作者 · 2010-8-19 16:06

本帖最后由 tongshaoqiang 于 2010-8-19 17:25 编辑

图片是铃木书上的一段话，对应右边的电路图。有两个地方，没有看懂。麻烦maychang给解释一下。
1、“晶体管的基极电流（最大输出电流的1/hfe）”此处的最大输出电流是否是指加在负载电阻上的最大动态峰值电流吗？
由最大输出电流的1/hfe算出的晶体管的基极电流是交流还是直流？（我认为此值是交流，但是理解中的基极电流都是直流的啊）

2、“基极偏置电流由该电阻值确定”，铃木说的好像是先确定偏置电阻值再由此确定基极偏置电流。
按照我的理解，应该先确定了基极电流后，再确定偏置电流（稍大于基极电流），再根据偏置电流确定偏置电阻的值。

简言之，我对该贴中的电路中的偏置电阻如何计算不是很明白。以前接触的单管放大电路都是有静态IC、IE、直流放大系数hfe计算偏置电路中的电阻值，而在正负电源供电的推挽电路中，不明白如何计算偏置电路的电阻值怎么算的，铃木讲的感觉怎么动态、静态电流的混在一起了，我觉得应该用直流电流来计算的（比如知道IE、IC，根绝hfe，算出IB，再根绝IB计算该偏置电阻），难道是太教科书了？

只看该作者 · 2010-8-19 17:26

费等等等等等等 1# tongshaoqiang

3万 · 2010-8-19 17:39

24楼：
1、“最大输出电流是否是指加在负载电阻上的最大动态峰值电流吗？”
是。
“由最大输出电流的1/hfe算出的晶体管的基极电流是交流还是直流？”
交流瞬时值。是直流。

2、“按照我的理解，应该先确定了基极电流后，再确定偏置电流（稍大于基极电流），再根据偏置电流确定偏置电阻的值。”
正确。但需要注意，偏置电阻不仅供三极管基极电流，还要供那个二极管电流。
通常，认为该二极管中电流与三极管基极电流相等。这只是很粗略的估计。实际上，三极管在施加集电极电压后，其输入特性(基极电压与基极电流的关系)与一支二极管并不完全相同。若三极管发射极接有电阻，就更不相同了。而三极管发射极上的电阻阻值虽小，却作用不小，它对三极管输入特性的影响是把电阻串到基极回路的很多倍。
所以，最好是与二极管串联一个电阻，用以调整通过二极管的电流，间接调整通过三极管基极的电流。

3万 · 2010-8-20 09:13

楼主还在为基极电阻而困惑。
1楼的图和24楼的图，都是从铃木雅臣那本书里copy过来的。
本版的另一帖中，我曾经说过。铃木的这本书并不是很高明。有几位网友回复说，初学者觉得好，老鸟觉得不够好，很正常。
这也是无奈之处。
铃木这本书(上下二册)，没有使用等效电路，也没有使用晶体管的特性曲线进行设计。对初学者来说，当然是他们乐于见到的讲法。但是，这样讲，很难深入理解电路是如何工作的，这也是事实。

3万 · 2010-8-20 10:11

现在以24楼图(原书图3.19)进行分析。
假定输入信号幅度够大，我们看看输出最大能够到多大。
输入信号正半周期，下面三极管截止，没有电流，故可以将下面三极管去掉，这样看得清楚些。既然没有基极电流，那么基极上的二极管和基极电阻也可以暂时盖住不看。现在只剩上面三极管、基极电阻和二极管。
我们看到，基极上的二极管是截止的(输入为正半周期)，那么基极电阻上电流完全流入三极管基极。这个电流有多大？取决于电阻两端电压。而该电阻两端电压又与输出电压有关，输出电压现在不知道。
不妨假设一下基极电阻两端电压(避免使用较多的数学，其实仅是一次方程)。因为电源电压是5V，暂时假设基极电阻两端电压为1V。那么输出电压是(5－1－0.7)＝3.3V，基极电阻上电流为0.11mA，该电流完全流入三极管基极。三极管放大倍数假定为100，那么集电极电流是11mA。
这就要求负载两端电压为3.3V，而通过负载的电流是11mA。负载就必须是300欧，不能大也不能小。无论是大于300欧还是小于300欧，我们前面的假定都必须修改。
5V的电源电压，负载上电压仅有3.3V(峰值)，利用率为66%，比较低。之所以这样低，三极管发射结压降占掉了0.7V，基极电阻上占掉了1V。电源电压有20%落到基极电阻上了，没能加到负载上。
如果负载不是300欧，而是比较低，例如50欧甚至20欧，会怎样？
显然，输出电流是不会增加多少了(输出短路，受9.1k电阻限制，基极电流不过0.47mA)。那么输出功率必然减少。
如果减少基极电阻数值，那么，静态电流就一定会增加，这也将使放大器的效率降低。

3万 · 2010-8-20 11:21

所以，对这种互补(串联)推挽功率放大电路而言，首先必须确定负载。负载确定之后，选择电源电压。
可以看出，负载的大小，几乎决定了电源电压。否则电源电压就有很大的浪费，放大器的效率也会降低。
而且，电路中各元件数值互相牵扯互相影响，可谓“牵一发而动全身”。
其实，这都是由于使用直流耦合所造成的，而使用直流耦合，目的是在宽带放大器中降低成本。

楼主的输出使用变压器，而且不是宽带放大，仅工作于一个频率。
这样就可以使用有变压器的(并联)推挽放大电路。该电路缺点是变压器不能工作于宽带(频率响应不好)，而且体积重量成本都比较高。但楼主已经决定使用变压器，而且工作频率较高，变压器体积重量都不算大。那么使用(并联)推挽电路应该是最优选择。而且有变压器的推挽电路不必使用双电源，这也是该电路优点之一。
可惜的是，铃木这本书根本没有讲有变压器的推挽电路，一句也没有提到。这样的基本电路连提都不提，这是我对这本书感觉不满意的原因之一。其实，有变压器的推挽电路是最早出现的推挽电路，当然也可以说是最基本的推挽电路。非常适合楼主的要求。
由于这些教材的影响，现在很多工程师甚至不知道还有这么一种电路，非常遗憾。

3万 · 2010-8-20 11:37

倒是搞开关电源的，还知道有这么一种电路。

只看该作者 · 2010-8-20 15:52

本帖最后由 tongshaoqiang 于 2010-8-20 15:56 编辑

31# maychang

1、佩服maychang老大的耐心与热心。此乃21ic网友的幸事！也是大家共同学习的榜样。

2、刚开始看铃木的书，很是兴奋，觉得通俗易懂。现在感觉正如maychang所说并不能深入了解电路的工作情况。如果按照葫芦画瓢还行，电路稍作变动就会束手无策。

3、maychang老大**力真好！估计每天得回复不少网友的帖子。而对我的前后帖子始终记着，心里很是感动。
我电路的形式注定要是用变压耦合输出，对于变压器耦合输出的推挽电路，从网上搜了，除了ppt的课件，也没找到合适的。

4、越来越觉得学习模拟还得从根本的元器件入手，对手册里的主要参数必须了解清楚。

再次向maychang老大致敬！

只看该作者 · 2010-8-20 16:42

29# maychang

根据我对老大29楼讲的理解，到推一下设定基极偏置电阻的步骤。
现在假定负载是50欧姆，要求负载上得到5v峰值电压。
1、确定电源。电源vcc应大于（5+0.6）v，考虑到一般电源的输出情况，选择±12v电源（先不管电源效率）

2、计算输出峰值电流io=5/50=100ma。设三极管的hfe（β）=100，则峰值电流最大时的ib=100/100=1ma

3、当输出到最大峰值电压时，输入也达到最大的峰值电压。在上图A点的电位为5v，则基极偏置电阻两端电压是（12-0.7-5）=6.3v
则R1=6.3v/1ma=6.3k
同理计算负侧。

请教maychang老大，我的理解及设计步骤对吗？
附加一问题：三极管手册上只提供hfe（直流电流放大系数），而没有β。在上面的计算中就是取β=hfe即可吧？

3万 · 2010-8-20 16:58

32楼：
对。

手册上给出的放大倍数，只能作参考。实际的管子，放大倍数分散性相当大，只要在一定范围内都是合格的。所以此电路中计算结果6.3k欧姆仍需要根据管子实际放大倍数调整，并且PNP管和NPN管也需要挑选配对。

只看该作者 · 2010-8-20 17:03

本帖最后由 tongshaoqiang 于 2010-8-20 17:12 编辑

理论:victory:

就是找高ft，高β值的管子不好找。

只看该作者 · 2010-8-20 17:32

还有就是maychang老大说的“最好是与二极管串联一个电阻，用以调整通过二极管的电流”
是在#32楼的图中，A点与输入间加一电阻吗？

3万 · 2010-8-20 17:37

35楼：
首先必须说明，与二极管串联小电阻，是在二极管压降不足以使三极管静态电流达到我们希望的数值时才使用的方法。

与二极管串联电阻，不是在A点与输入端之间，是每个二极管各串联一个小电阻。

3万 · 2010-8-20 17:41

“对于变压器耦合输出的推挽电路，从网上搜了，除了ppt的课件，也没找到合适的。”
“就是找高ft，高β值的管子不好找。”
对你最终目的感到疑惑。是想学习放大电路呢？还是想做出个可以给你们实验设备供电的交流电源？

只看该作者 · 2010-8-22 17:55

只看该作者 · 2010-8-22 18:16

只看该作者 · 2010-8-23 08:17

36# tongshaoqiang
maychang老师：
目的是做个给负载供电的交流电源，根据以往实验功率不会太大，因为高频率、容性负载特性不好解决。
因为开始对功率放大电路甚至三极管一窍不通，所以现在补充学习。

您所说的二极管串联小电阻，我认为的位置在输入信号处跟#32楼图的A点。同样负测也类似。不知可否。

我觉得我们讨论的这个帖子，会给很多初学者很大帮助！再次感谢老大的耐心提携！

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欢迎对推挽电路有疑问的进来，听听maychang老大课。

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