从零开始设计功放Word格式.docx
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变压器？
恭喜你，又答对了。
把刚才那个变压器反过来用，就能把交流电流1A的交流点的电流放大10倍。
学生：
等等，老师，那电压呢？
不放大了？
老师：
哦，忘记告诉同学们了，这时候的电压，降低10倍。
那电压电流不能同时放大吗？
恭喜你，又答对了，电压和电流，不能同时放大，电压放大10倍，电流就要降低10倍，反过来也一样。
我怎么瞅着这变压器，象粮库的官员啊，当总理视察甲粮库时候，把乙粮库的粮食搬到甲粮库来；
当总理视察乙粮库的时候，再把甲粮库的粮食，搬到乙粮库去。
不错，就是这么回事，小伙子有前途，能明白这个道理，将来一定当大官。
谢谢老师，我如果是总理，我就同时去视察甲粮库和乙粮库，我看你怎么糊弄我。
呵呵，结果会让你大吃一惊，两个粮库都是满的。
这个，怎么可能？
怎么不可能？
呵呵。
当官的，连夜从外省调运粮食过来了。
？
@！
%。
呵呵，好了，不扯了。
这从外省运粮食过来这事，就是三极管干的，三级管从外部电源吸取能量，用来放大电压的变化或者电流的变化。
使得功率的变化被放大。
听起来，三极管象是老实干活的民工啊，不糊弄上级。
没错，三极管实实在在干活了，所以，功放的主要的功臣，就是三极管，我们下面，要研究的，也就是三级管。
第二篇：
三极管与水管
上善若水。
--《道德经》第八章
再次溯本清源，三级管名称的来由，为啥有个管字，和水管有啥区别；
答：
三级管是给电流的，水管是给水流的。
OK，我们研究三极管，为了方便理解和记忆，大家可以把它想象成生活中随处可见的水管。
三级管，我们还是从最最简单的说起吧，为了简单，不说电子管的三极管了，只说晶体管的三极管，晶体三级管，又分为两种，单极型三级管，也叫场效应管；
还有双极型三级管。
单看起来比双要少，我们就从单极型三级管入手。
单极型三级管，也就是俗称的场效应管，有三个管脚，源极，漏级，栅极。
一看源呀，漏呀，看上去就象水管，没错，我们把场效应管想象成一段加了水龙头的水管，如下图：
2013-5-3112:
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嗯，这样看上去，就好理解了，我们用手去控制水龙头，可以控制水流的大小，水流是可以带动负载，也就是发电机做功的，你自己用手，推不动发电机，但是可以用通过水龙头，利用水流的力量，去推动发电机；
场效应管也是一样的，通过加在栅极和源级之间的微弱的信号电压，可以控制电流的大小，带动喇叭发出声音。
OK，下面，我们就用一只场效应管，建立一个功放的雏形。
如下图：
这个符号，表示的是一个N型增强型场效应管，可以看到它的栅极，源级，漏级
为什么叫做N型增强型场效应管？
哦，这个的细节，需要你们以后慢慢来体会，现在我先简单说一下，先说N型，半导体有两种类型，N型和P型，N型是电子流，P型是空穴流。
不好理解吧，那我们还是用水管来说事。
电子流，就相当于水流；
而空穴流呢？
这个，有些难理解，你们就想象一下，如果水管是接着一个完全密封的大水罐子，你把龙头打开，水是无法流出来的，为什么呢？
对了，因为真空，一定要有空气，顺着水管反向流入进去，里头的水，才能流出来。
你可以把空穴，就暂时想象成真空。
这个问题，如果你们想深入研究半导体的话，可以深究下去。
我们做功放，目前还不需要研究这么深入。
然后再说增强型，场效应管有两种类型，增强型和耗尽型。
刚才不是说，还有N型和P型吗？
N型和P型，是针对半导体来讲的，凡是半导体的管子，不管是双极性三极管，还是单极性三级管，也就是场效应管，都有N型和P型。
我们接着讲增强型和耗尽型。
其实，你们暂时记住，增强型的功率较大，耗尽型的功率小，它们的符号不一样，还有其他的区别，我们以后慢慢再说，一下子展开太多，脑袋记不住。
还有一个很重要的地方，你们看到符号里的箭头没有？
千万千万不要以为，是电流方向，这个只是表示是N型还是P型，其实用起来，电流方向刚好是相反的。
我原本就以为是电流方向，现在说不是，怎么感觉那么别扭呢。
是很别扭，但是既然是历史原因，规定了，只好接受了，要不然你还能咋办？
一改，以前那么多的文献，都要改？
那我记不住，接错了怎么办？
等你烧了几回管子以后，就记住了。
其实这也是我不太用场效应管的其中一个原因。
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**@%￥
这个图，看上去还行，蛮简单的，负载是啥，是喇叭吗？
接上喇叭，能响吗？
这只是个说明原理的雏形，这里的负载，还不能是喇叭，因为，喇叭不能接直流电，只能接交流电，要想接喇叭，我们就先解决直流，交流的问题，这个也是我们下次要讲的内容，电容
老师，喇叭为什么不能接直流电呢，接了会怎样？
喇叭因为是要靠振动发声的，它是由线圈和磁场组成的，只有在交流的时候，磁场才对线圈起作用，如果接直流，就相当于直流电直接接一个线圈，线圈电阻很小，相当于短路，会烧了喇叭。
那我如果把线圈绕了很多很多圈，电阻特别大呢？
**@%￥，那，确实是可以发出声音
第三篇：
直流和交流
（一）
重为轻根，静为躁君。
轻则失根，躁则失君。
《道德经》第二十六章
我们前头讲了，要接喇叭，要先解决直流和交流的问题。
老师，既然喇叭只能接交流，那我们只研究交流问题，不就行了，干嘛还要研究直流呢。
说得好，我们需要喇叭发出声音，确实只需要交流电。
但是，直流也必不可少；
就象你们如果参加工作了，不可能只干活，不吃饭吧。
虽然老板只需要你们的劳动，不想发薪水给你们；
但是，没饭吃就不能干活。
直流交流也是一样的道理，想要发出交流的声音，就要给每个三极管，设置好它的直流工作点，直流工作点，就是指没有信号的时候，三级管的控制级的电压或者电流。
这个就是三极管平时吃的饭，只有饭吃好了，三级管才能干好活。
就象研究干活之前，先要研究吃饭问题一样，我们先来研究直流问题。
直流是为交流服务的，就象你们吃饭是为了去干活一样。
直流工作点怎样设置呢，这个要看交流电的最大最小幅度，取中间值比较合适，就象你们吃饭不能太饱，太饱了不想干活，也不能太饿，太饿了干不了活。
还是拿水管来说事，如下图：
2013-5-3114:
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直流和交流
（二）
好吧，知道了直流工作点，应该设多少，那我们，怎么去设置呢？
我们说过，这个要看交流点的最大最小幅度，然后取中间值。
好吧，让我们来设想一个振幅为10V的交流电，那最大幅度，是10V，最小幅度，是-10V，我们可以找一个电压为20V的单电源，也可以找一个电压为正负10V的双电源。
单比双简单，那我们就先用单电源吧，一个20V的单电源。
那直流工作点，就是中间值10V。
还是原先的那张图。
老师，负载是多大？
这个，我们先假定是10欧吧，好计算一点，你们算一下，当负载是10欧，中点电位是10V，静态电流是多少？
这个太简单了，1A呗。
很好，那我们看下面的图，你们看看，工作点VGS设置为多少的时候，能让静态电流，达到1A。
2013-5-3119:
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老师，这个问题倒是难住我了，我查了一下资料，VGS确实是可以控制电流，知道电流反过来就知道了VGS，但是，不同管子的参数，是不同的呀，你这里没有给出具体的型号，给出来了，我去查查看它的参数，估计就能计算得出VGS了。
呵呵，我是故意不给出具体型号的。
和你讲个故事，爱迪生有一次递给他的助手一个玻璃灯泡罩子，让他去算出它的容积出来，你也懂灯泡的形状的了，不好算，他的助手算了一整天，才算出来。
爱迪生很诧异，让他用灯泡装了水，然后再把水倒进试管中，看刻度就把容积读出来了。
老师，我明白你的意思啦，呵呵，我马上去做试验，在三级管的控制级，加上不同的电压，看看哪个电压能让静态电流达到1A。
回来，万一搞烧了怎么办？
老师，你不是说电子元件很便宜的吗？
烧了就烧了呗，几块钱的事。
几块钱就不是钱啊，白白烧了干嘛？
给你几块钱，给我去买包烟回来。
快去快回啊。
@￥@%#%@……%#&
（￥
不错哦，买烟这么快就回来了，没让老师久等。
这次没和卖烟的小美眉唠家常？
今天她妈妈在，还狠狠地瞪了我两眼。
嗯，呵呵。
继续上课，你以前，见过一个不会烧毁的三级管吗？
见过。
在梦中。
@%#%@……%#&
（。
好，今天就让你开开眼，见识一下，梦中的神器。
是什么？
就是这个，LTspice,美国凌特公司，推出的电子仿真软件，它功能强大，使用简单，能让你仿真各种各样的电子元器件，各种电路，有
了它，你可以随心所欲地做电子实验，而不用担心烟花问题；
实乃居家旅行，杀人放火之必备利器，更重要的是，它是免费的。
这么好？
嗯，现在给你布置个作业，你去下载LTspice回来，熟悉它的使用，并用它来搭建我们讲到的场效应管电路。
我先去抽口烟
先。
这个任务，你没问题吧，对于戴金丝眼镜的IT界专业人士的你，应该算是小菜一碟了。
那是自然，也很符合逻辑
上次布置的作业，做得怎样啦？
老师来检查啦。
没问题，老师请看，这是我仿真的结果。
我用了场效应管IRF350，我试着在控制端输入几个电压，先试着输入10V，看看输出的是不是10V，看看输出结果不对，然后又试了5V，3V。
试多几次后，最后测出，当直流工作点设置为4.61V的时候，输出点电压大概是10V，相当于电源电压20V的一半。
很好很好，借助于LTspice，你把4.61V这个直流工作点找到了。
是的，软件我也是在网上找教程来学的，现在只懂些皮毛，但是感觉很好用。
嗯，还能再改进一点，你看，这里要用到两个电源，一个20V，一个4.61V，现实中，20V的电源好找，4.61V的电源难找，你设计个电路，从20V的电源中，引出4.61V电源出来，这样可以节省一个电源。
好，我这就去设计。
老师，我还有一个问题，如果不会LTspice，是不是就不能设计电路了？
不是，你这样理解就错了。
LTspice只是能帮你更方便地设计电路，不懂LTspice，我难道就不会用个面包板来搭建电路，进行测试吗？
一样能达到目的，不过，现在你的的经验尚浅，容易烟花，为了稳妥起见，才让你用LTspice来做模拟，并不是说，非要它不可，抛开它，一样可以进行设计。
DIY的道路千万条，哪条最适合你的，你就走哪条。
老师，我设计好了，我用两个电阻，做了个分压电路，把20V的电压，分为两部分，其中一部分是4.61V，供给控制级。
你看看。
非常好，现在，直流工作点的设置工作，已经算是大功告成啦。
你还记得，我们原先是怎样讲的？
直流和交流，是吃饭和干活的问题，现在饭吃饱了，该干活啦。
直流工作点设置好以后，就要开始为交流放大的工作做准备啦。
嗯，那我就在输入端，加入交流信号，这样，输出端就会输出放大了的交流信号了，是吗？
可是，要先考虑一个问题，就是，输入信号的直流工作点是0V，而你现在的三极管的输入端，直流工作点是4.61V，这样直接在一起，会发生什么情况？
会发生电流从高电位流向低电位。
是的，电压差，产生了电流之后，会影响到输入信号的直流工作点，以及三极管输入的直流工作点。
造成前后两边的工作点改变，你原先，好不容易才设置好的直流工作点，又被改变了。
让电路无法正常工作。
我们还是拿水来说事。
那，我想办法，让大家的直流工作点，都变成一样的，这样就可以直接连接了，不会发生改变了。
没错，只要你能想办法，让大家的直流工作点的电压变得一致，那就可以直接连接。
事实上，我们很多时候也是这样做的，以后会学到好几种办法，把不同的直流工作点电压，变成一样的。
不过，我现在要说的，是另一种简单的办法，就是把电路隔开，这样，前后电路的工作点电压，就不会发生改变了。
隔开？
那也算办法？
那还怎么传递信号？
当然不是完全隔开，是用一个电容连接前后电路，电容对于直流电路来说，相当于隔开，对于交流电路来说，相当于连接。
好神奇，电容还有这功能，我还以为，电容只有存储电量的功能呢。
还是老规矩，为了好理解，我们用水流来说明，你可以，把电容，想象成一块薄薄的，但是不透水的橡胶膜。
这样，两边的水位，就不会发生改变了。
由于橡胶膜很薄，又很软，所以，一边的水里的波动，能够传到另一边。
这样，就实现了交流信号的传递。
2013-6-117:
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这下我理解了。
嗯，用在这里的电容器，就叫做隔直电容，也叫做耦合电容。
请问老师：
那个4.61v是怎样算出来的呢？
这里没算，用LTspice调出来的，多试试几个电压，当电压设置成4.61V的时候，输出点的电压，大致是10V，所以就懂得，是4.61V了。
其实，这个也可以自己用面包板搭电路来测，不过我强烈不推荐，因为这个电路太容易烟花。
等以后有讲到电路安全的时候，再用安全的电路来测。
要算也可以，找出IRF530的曲线图，就可以算出来，这里暂时还没讲到。
好，那我在输入端加上一个电容，再输入交流信号，就应该可以放大了吧？
是的，你拿LTspice做实验来模拟一下，记住，输入信号的幅度小一点，大概0.2V就差不多了，养成好习惯，不要一下子输入大信号，
免得以后拿真实器件做实验的时候，一下子搞烧。
老师，你总是说烧器件，是不是以前你烧了很多回呀？
%￥@！
……%#……%&
3
老师，我完成了，你看一下，我在输入端串联了一个10U的电容，输入了正负0.25V，频率为1000HZ的正弦波，输出端输出也是正弦波，中点为10V，幅度大概在正负7V左右，反相的。
如下图所示：
2013-6-211:
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很好很好，我们前面，折腾了那么久，又是设置直流工作点，又是搞隔直电容的，就是为了现在这个结果，把交流信号放大了。
现在，你再考虑一个问题，怎样把喇叭，接进这个电路中去，喇叭接进去了，你的这个功放的雏形，就算是初步完成了
这个，我讲的，基本上有初中物理电路的简单知识的，就能很好理解。
除了LTspice的操作，需要自己在网上找教程来看看，即使不懂操作，也不妨碍理解。
如果感觉还不理解的，也不要紧，慢慢摸索，半导体领域，不理解的人多了，毕竟做HIFI还是以动手能力为主的，不理解也不妨碍做出HIFI功放出来。
让我推荐入门书，其实，还真难倒我了，其他网友，谁有好的入门书，请帮忙推荐一下
我想想，如果把电阻，换成一个10欧的喇叭行不行？
这样看来不行，这样，无输入信号的时候，喇叭两端的电压是10V，流过喇叭的电流是1A，会烧坏喇叭线圈的。
老师讲过，喇叭不能接直流电，静态的时候，喇叭两端的电压必须为0。
看来这个想法行不通。
2013-6-212:
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我再想想，老师说过，电容可以隔断直流，只通交流的，那我在喇叭上，串个电容，行不行呢？
串了电容，对于直流来说，就相当于开路了。
所以，不能在三级管的主回路上，串联电容，一串联，主回路上就没有直流电流了。
这样，相当于把水管割断了一截，这样破坏了水管的回路，水流都没有了，也就无法正常工作。
可是，老师，你不是说，交流电，可以通过电容的吗？
是的，可是你注意看，主回路上，只有直流电源，哪里来的交流电？
要产生交流电，首要条件，就是先要建立直流回路，然后，三极管才能进入工作状态，才能根据外部输入的交流信号，产生主回路上的交流电。
所以，直流回路的建立，是产生交流电的必要条件。
而主回路上的电容，首先破坏了直流回路了，直流回路建立不起来，自然也就没有交流电产生了，也就没有交流电通过电容这件事了
老师，你说的主回路，是指哪个回路，是指经过场效应管IRF530的源级和漏级的那个回路吗？
是的，三级管的这两个管脚，和负载，和直流电源之间组成的这个回路，就是主回路。
而加在三级管控制级的那个回路，就是控制回路。
主回路是必须要导通直流的，中间不能串入电容。
主回路就相当于水管，水管是不能被割断的，割断了，水就流光了，不能用了；
控制回路相当于是水龙头的旋钮。
2013-6-213:
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老师，你以前不是说，把电容想象成一块橡胶膜的吗？
现在怎么又说断开水管啦？
呵呵，你不说我倒忘记了，是的，你想象成一块橡胶膜也可以，相当于橡胶膜把主水管封住了，水不能正常流动了，就不能带动负载正常工作了，这和和水管被割断了的效果是一样的。
那交流信号还可以通过橡胶膜传递吗？
这个传递毫无意义，因为信号非常微弱。
就算通过橡胶膜传过去，也啥都做不了，我们需要的，是那种放大了的信号，那种信号，只有在主回路电流正常流动的时候，才会产生。
嗯，我想想。
既然不能串，那我就并联一条上去，原来的电路我不动，我把电容和喇叭并联上去，这下可以了吧。
2013-6-214:
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嗯，你的思路是正确的，主回路的静态直流通路已经设置好了，就不要去轻易动它了；
喇叭与电容串联，再并联上去，相当于新开一条支路，而且，由于电容的隔断作用，静态电流是不会通过喇叭这条支路的，既不会影响到原来的主回路，也满足了喇叭不通直流电的基本要求。
所以，它是能正常工作的。
现在，你好好想想，有几种并联的方式？
刚才你说的，是其中一种并联方式了
主回路上，总共也就只有3个元件，一个是电阻，一个是电源，一个是场效应管。
要不并联在电阻的两端，要不并联在电源的两端，要不并联在场效应管的两端。
就三种并联的方法。
我原先的做法，是并联在电阻两端的。
其他另外两种并联方法，并联在电源两端的，估计不行，电源电压是不动的，这样就没有交流电流过喇叭这条支路。
并联在场效应管两端的，好像也可以工作。
2013-6-216:
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好，既然你设想了这两种并联方式，那何不仿真一下，看看能否工作呢？
是，我也正打算验证一下呢。
结果出来啦，如下图，两种并联方式，都能正常工作，欧耶！
！
第四篇：
电压与电流
三十幅共一毂，当其无，有车之用。
埏埴以为器，当其无，有器之用。
凿户牖以为室，当其无，有室之用。
故有之以为利，无之以为用。
---------《道德经》第十一章
老师，我注意到，并联加上喇叭负载之后，信号放大的幅度变小了，原先大概是7V的，现在只有3.5V了。
嗯，是的，你想过没有，为什么幅度为什么会降低，降低多少，和什么因素有关呢？
还有，原先为什么幅度是7V，这个7V，是怎么来的。
这个。
我是用LTspice仿真得来的，到底LTspice是根据什么得出来的，我也不清楚，我也很想具体了解一下，它背后的工作原理。
很好，年青人肯钻研。
我们以前，一直用水管来作为三极管的模型，好让你对三极管有个直观的感受。
不过，你想过没有，能不能用水管，来做出一个三级管来，用来放大水流的波动。
老师，这个我也想过，不过貌似做不出来。
嗯，这就是了。
所以说，因为水管里，流的是水。
而三级管里的，是电磁场。
电磁场的呢，看不见，摸不着，但是当它作用在电路里的时候，就能用仪器测出来，电磁场作用在电路里，某些方面很象水流，所以用水管去比喻，但是你要明白，电磁场和水，终究是有区别的，而且，很多方面区别还非常大，所以在这些方面，就不适合用水管模型了。
哦。
看不见，摸不着，那是比较抽象。
我还是觉得水流的模型好用。
举个例子来说，水管里的水，水流是有限的；
但是，在电路中，如果金属导体两端加上直流电压，由于金属的电阻为零，那电流就变得无穷大；
你能想象得出，水管里有无穷无尽的水吗？
再举个例子，电流和水流的速度，我们知道，水流的速度是有快有慢的，这边开了水龙头阀门，要等一段时间，水流才流到出口。
电路就不同，只要一旦建立起电路回路，电磁场就会以光速的速度，在一瞬间，在全电路各个位置，建立起电磁场，驱动电子进行运动。
所以，三极管象水管模型，只是它的外在表象，要想了解它的机制，必须钻进三极管内部中，去探寻，去了解，去建立起内在机制模型。
根据俄国戏剧理论大师史坦尼斯拉夫斯基的说法呢，应该从外到内
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