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具主動式溫度補償之高功率高效率音頻放大器之設計與研究

為了解決主動式音響推薦的問題，作者詹益瑞 這樣論述：

本論文主要採用了常見的多種放大器架構 ，設計並製作一個可商用化之功率輸出25瓦特，頻率響應寬度可達20Hz至20KHz以上之多級高傳真音頻放大器，除了初步的架構規劃外，並在其設計過程中採用電路模擬程式OrCAD 及 ADS Advance design system修改電路中各元件的工作點以得到高效率、低失真、和最佳之溫度穩定等特性。完成整體放大器電腦輔助設計之模擬後，以元件組裝成放大器電路並進行實機量測後以確定此一放大器之實際特性並與電腦模擬之結果作比較，最後此一放大器也實際應用在音響系統中，以確認其實用性。整體放大器電路架構中包括三級，第一級為主動式負載電路之差動放大器，此級之架構主要是

使用電晶體作為主動式負載並使用其可提供近似開路之高負載特性，來提高電壓放大器之電壓增益，並可避免傳統雙載子電晶體A類放大器設計時為取得最佳直流最佳工作點，需考量電晶體特性曲線以決定集極負載電阻值，然而此種設計會限制射極放大器之電壓增益特性，但主動式負載基本上是以電流鏡作為負載，除了提供偏壓工作點之所需集極電流，也同時維持較大之等效負載阻抗。第二級則為單端集極放大器，使用主動式電流鏡負載，第三級為功率放大器，在設計上必須考慮其效率及溫度效應，因此通常以較高效率之B類放大方式組成，在音頻放大器為避免失真因此大多再採用互補式架構，這種方式提供了功率放大器之較佳效率考量及全波放大，但由於電晶體的障壁電

壓會造成放大訊號正負半週期間之交越失真，為了改善此一現象，通常將電路設計改成AB類，並對基極與射極間施加特定數值之直流靜態偏壓以改善交越失真現象。但當電晶體在高功率輸出時，其半導體的接面溫度亦隨之上升而影響電晶體的電壓電流特性，惡性循環的結果甚至造成永久性損害。因此本文採用溫度負回授方式補償以改善此一現象。由模擬程式確認設計的可行性後，實際電路實驗之量測結果可明顯觀察到其改善.模擬與實驗量測結果大致吻合，實機量測輸出功率可達27瓦特，頻率響應之3dB頻寬為10Hz至35KHz，至於溫度補償偏壓係數在電晶體工作範圍內為 -7mv/0C，特性符合設計值，將來應可應用在商品化考量之實用設計架構。