MOSFET功率放大器电路图分享

什么是MOSFET功率放大器？

MOSFET功率放大器是一种使用MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）技术的电子设备，用于增强输入信号的幅度。MOSFET放大器是音频源如唱片播放器或CD播放器以及均衡器、前置放大器和扬声器等其他设备的重要组成部分。

MOSFET放大器在1959年由Dawon Kahng和Mohamed Atalla发明和制造，并在1960年初的固态器件会议上推出。这种放大器使用MOSFET技术以更少的功率处理数字信号，因此，MOSFET放大器已成为全球99%的微芯片的设计选择。MOSFET放大器的主要优点是具有较小的输出/输入（o/p）阻抗和最大的输入/输出（i/p）阻抗。

在设计功率放大器时，基于集成电路（IC）的设计在10至20瓦的范围内通常是首选，因为它们的尺寸小且元件数量少。然而，对于更高的功率输出范围，分立配置被认为是更好的选择，因为它们为设计人员提供了更高的效率和灵活性。随着复杂的MOSFET的出现，双极晶体管（BJT）在功率放大器中的应用逐渐被MOSFET取代，因为MOSFET可以实现极高的功率输出，同时占用空间较小。

总的来说，MOSFET功率放大器是电子设备中的重要组成部分，通过使用MOSFET技术，可以实现高效的信号增强和功率输出。

MOSFET放大器的工作原理

MOSFET放大器电路如下所示。 MOSFET放大器简单电路图如下所示。在该电路中，漏极电压（VD）、漏极电流（ID）、栅源电压（VGS）以及栅极、源极和漏极的位置通过字母“G”、“S”和“ D”。

一般来说，MOSFET 工作在三个区域，例如线性/欧姆或截止和饱和。在这三个区域中，当 MOSFET 用作放大器时，它们应该工作在欧姆区域，当施加的电压增加时，流经器件的电流会增加。

MOSFET 可在许多应用中用作小信号线性放大器。通常，在放大器电路中，场效应晶体管工作在饱和区。因此，在该区域中，电流的流动并不取决于漏极电压（VD），而电流只是栅极电压（VG）的主要函数。在这些放大器中，工作点通常位于饱和区域内。

在 MOSFET 放大器中，栅极电压内的微小变化将产生漏极电流内的较大变化，就像JFET中一样。因此，MOSFET会增加微弱信号的强度；因此，它充当放大器。

接下来小编给大家分享一些MOSFET功率放大器电路图，以及简单分析它们的工作原理。

MOSFET功率放大器电路图分享

1、使用IC741和MOSFET的功率放大器电路图

在这篇文章中，我们研究使用普通 IC 741 和几个 MOSFET 配置的功率放大器设计。

当互补射极跟随器晶体管耦合在其输出端时，运算放大器（例如来自 IC 741 的运算放大器）的输出功率通常可得到增强。通常使用 MOSFET 也可以实现同样的效果。

MOSFET提供的（开关）输出电流受到电源电压的大小以及晶体管T3和T4输出的饱和电压的限制。电阻器 R8 与 R9 一起为运算放大器和 MOSFET 提供反馈。因此，741 运算放大器的开环放大性能提高了 (1 +R8/R9)。

该放大器设计的闭环放大由表达式(1 +R3/R2) 的值定义。T1 和 T2 建立的电流源对于产生 T3 和 T4 的 50 mA 静态电流是必需的。 R4 和 R5 应确保在没有电流源的情况下，由通过运算放大器的 DC 引起的电阻器两端的压降不足以开启 T3 和 T4。

在存在电流源的情况下，根据预设 P1 的调整方式，R4 和 R5 两端的电压会增加，进而导致流过 T3 和 T4 的静态电流增加。考虑到静态电流的温度依赖性，T2 应安装在 MOSFET 旁边的公共散热器上。

2、100W MOSFET功率放大器电路图（1）

采用 MOSFET 技术的功率放大器电路已创建，可提供 100W 输出来驱动 8 欧姆负载。这种设计的功率放大器电路提高了效率，最大限度地减少了交叉失真和总谐波失真等问题。

该电路基于多级功率放大工作，包括前置放大器、驱动级和利用 MOSFET 的功率放大。预放大级采用差分放大器，驱动级采用带电流镜负载的差分放大器，功率放大依靠工作在AB类模式的MOSFET。与 BJT 相比，MOSFET 具有简单的驱动电路、降低对热不稳定性的敏感性以及更高的输入阻抗等优点。

差分放大电路采用PNP晶体管，其中一只接收交流输入信号，另一只接收反馈信号。交流信号通过耦合电容器引入到Q1的基极，而反馈信号通过R5和R6引导到Q2的基极。电位器用于调节放大器的输出。第一级差分放大器的输出被馈送到第二级差分放大器的输入。当输入电压超过反馈电压时，如在第一差分放大器中，输入到第二差分放大器中的晶体管Q3和Q4的电压同时变化。

电流镜电路由晶体管Q5和Q6组成，保持流经Q3和Q4发射极端子公共点的恒定电流。这是通过响应 Q3 集电极电流的变化来调整 Q4 集电极电流来实现的。

此外，电流镜电路产生与Q3集电极电流相等的输出电流。电位器 R12 确保每个 MOSFET 接收适当的直流偏置。当正电压施加到 Q7 的栅极时，由于两个 MOSFET 的互补特性，Q7 会导通。当出现负阈值电压时，Q8 导通。栅极电阻用于防止 MOSFET 输出振荡。

该电路使用 4Vp-p 1kHz 交流输入电压，示波器的通道 A 连接到输入，通道 B 连接到输出。为了测量负载的功率，将瓦特表连接到负载上。

3、100W MOSFET功率放大器电路图（2）

这里显示了基于 IRFP240 和 IRFP9240 MOSFET 的 100W MOSFET 功率放大器电路。该放大器采用 +45/-45 V DC 双电源供电，可为 8 欧姆扬声器提供 100 瓦 rms 功率，为 4 欧姆扬声器提供 160 瓦 rms 功率。该 Hi-Fi 放大器电路适用于通用放大器、吉他放大器、键盘放大器等多种应用。该放大器也可以用作低音炮放大器，但必须在输入级之前添加低音炮滤波器级。该放大器具有0.1%的低失真度、大于200的阻尼因子、1.2V的输入灵敏度、4Hz至4KHz的带宽。

电容器 C8 是输入直流去耦电容器，用于阻止来自输入源的直流电压（如果有）。如果解锁，该直流电压将改变后续级的偏置设置。电阻器 R20 限制 Q1 C7 的输入电流，绕过输入中的任何高频噪声。晶体管Q1和Q2形成输入差分对，围绕Q9和Q10构建的恒流源电路提供1mA电流。预设R1用于调节放大器输出端的电压。电阻器 R3 和 R2 设置放大器的增益。第二差分级由晶体管Q3和Q6形成，而晶体管Q4和Q5形成电流镜，使得第二差分对排出相同的电流。这样做是为了提高线性度和增益。基于Q7和Q8的功率放大级，工作在AB类模式。预设R8可用于调节放大器的静态电流。由电容器C3和电阻器R19组成的网络提高了高频稳定性并防止振荡的机会。 F1和F2是安全熔断器。

上电前将 R1 设置在中点，然后慢慢调节，以获得最小电压（输出端小于 50mV0）。下一步是设置静态电流，并将预设的 R8 保持在最小电阻，并将万用表连接到标记的点上电路图中的X和Y，现在调节R8，使万用表读数为16.5mV，对应于50mA静态电流。