第七章功率放大電路ppt課件

1、第第7章章 功率放大電路功率放大電路7.2 7.2 甲類功率放大器甲類功率放大器7.3 7.3 互補(bǔ)對稱功率放大電路互補(bǔ)對稱功率放大電路7.4 7.4 丙類和丁類功率放大器丙類和丁類功率放大器7.1 7.1 功率放大電路的特點和分類功率放大電路的特點和分類7.5 7.5 集成功率放大器集成功率放大器7.1 功率放大電路的特點和分類功率放大電路的特點和分類v 特點和要求：特點和要求：v （1要有盡可能大的輸出功率。要有盡可能大的輸出功率。v （2效率要高。效率要高。v （3非線性失真要小。非線性失真要小。v （4由于功率管工作在接近于極限運用的狀態(tài)，因而，由于功率管工作在接近于極限運用的狀態(tài)，因

2、而，在選擇功率管時必須考慮使它的工作狀態(tài)不超過其極限參在選擇功率管時必須考慮使它的工作狀態(tài)不超過其極限參數(shù)數(shù) 、 和和 。v （5由于功率管的管秏較大，因而，在設(shè)計功放電路時，由于功率管的管秏較大，因而，在設(shè)計功放電路時，散熱問題及過載保護(hù)問題不能忽視。散熱問題及過載保護(hù)問題不能忽視。CEOBRU)(CMICMPv 常見的分類方式有以下幾種。常見的分類方式有以下幾種。v （1按處理信號的頻率分類按處理信號的頻率分類v 低頻功放：音頻范圍在幾十赫茲至幾十干赫茲。低頻功放：音頻范圍在幾十赫茲至幾十干赫茲。v 高頻功放：射頻范圍在幾百千赫茲至幾十兆赫茲。高頻功放：射頻范圍在幾百千赫茲至幾十兆赫茲。v

3、 （2接功放電路中晶體管的導(dǎo)通時間分類接功放電路中晶體管的導(dǎo)通時間分類v A類功率放大電路類功率放大電路(Class A Amplificating) v B類功率放大電路類功率放大電路(Class B Amplificating)： v AB類功率放大電路類功率放大電路(Class AB Amplificating) v C類功率放大電路類功率放大電路(Class C Amplificating) v D類功率放大電路類功率放大電路(Class D Amplificating) v E類功率放大電路類功率放大電路 (Class E Amplificating) 7.2 甲類功率放大器甲類功率

4、放大器（1 1最大交流輸出功率最大交流輸出功率 集電極電壓達(dá)到最大幅值集電極電壓達(dá)到最大幅值 CCVUcemax 集電極電流的最大幅值為集電極電流的最大幅值為CQIIcmax 三極管的最大交流輸出功率為三極管的最大交流輸出功率為 CQCCcmcemIVIUP2122omax （2 2電源功率電源功率 由圖中的交流負(fù)載線可以知道，交流電流的最大幅值由圖中的交流負(fù)載線可以知道，交流電流的最大幅值CQIIcm 所以集電極瞬時電流為所以集電極瞬時電流為 tIItiCQcsin)( CQ 直流電源的輸出功率為直流電源的輸出功率為CQCCCQCCCCCIVdttIIVTdttiVTP)sin(1)(1 C

5、Q V 在輸出功率達(dá)到最大的情況下，最大轉(zhuǎn)換效率為在輸出功率達(dá)到最大的情況下，最大轉(zhuǎn)換效率為%5021maxCQCCCQCCVoIVIVPP當(dāng)輸入信號為零時，輸出功率當(dāng)輸入信號為零時，輸出功率 ，此時二極管功，此時二極管功耗耗 ，即沒有輸人信號時，直流電源的所有，即沒有輸人信號時，直流電源的所有功率都轉(zhuǎn)換為晶體管的功耗晶體管的功耗達(dá)到最大；當(dāng)輸功率都轉(zhuǎn)換為晶體管的功耗晶體管的功耗達(dá)到最大；當(dāng)輸人信號增大時，人信號增大時， 逐漸變大，逐漸變大， 變小，晶體管的功耗變小，晶體管的功耗反而變小。反而變小。（3 3集電極損耗功率集電極損耗功率 三極管的損耗功率近似為三極管的損耗功率近似為oTPPPV

6、0oPV PPToPTP7.3 互補(bǔ)對稱功率放大電路互補(bǔ)對稱功率放大電路理想化特性理想化特性7.3.1 OCL7.3.1 OCL功率放大電路功率放大電路1. B1. B類功率放大電路類功率放大電路消除失真的方法：消除失真的方法：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。信號在零附近兩信號在零附近兩只管子均截止只管子均截止開啟開啟電壓電壓 2L2oo O RUIUIUPomomom222CESCCUVUomax LCESCCoRUVP2)(2max如果晶體管的飽和壓降為如果晶體管的飽和壓降為 ，那么，那么CESU如果忽略三極管的飽和壓降和穿透電流，負(fù)載獲得最大輸出電壓時，如果忽略三極管的飽和壓

7、降和穿透電流，負(fù)載獲得最大輸出電壓時，其輸出電壓峰值近似等于電源電壓其輸出電壓峰值近似等于電源電壓VCCVCC，故負(fù)載得到的最大輸出功率，故負(fù)載得到的最大輸出功率為為1 1輸出功率輸出功率 2L2maxoRVPCC2 2直流電源提供的功率直流電源提供的功率 20)(21tdiVPVCCE0sin1tIiomE)2)()0(ttLomCComCCCCERUVIVtdiVP 201V1)(21LCESCCCCLomCComCCERUVVRUVIVP222因而，兩個電源提供的功率為因而，兩個電源提供的功率為LCCERVP2max2 0CESU假如假如 ，兩個直流電源也提供最大功率，兩個直流電源也提供

8、最大功率3 3效率效率 CCCESCCEoVUVPP4max0CESU假如假如 %5 .7844 4管耗管耗 LomLCComOEVRURVUPPP222當(dāng)當(dāng) 時，時，CComVU2maxmax222max4 . 042ooLCCVPPRVP單管的最大管耗為單管的最大管耗為 max22max212 . 021oLCCVVVPRVPPP5 5功率管的選擇功率管的選擇 功率管集電極的最大允許功耗功率管集電極的最大允許功耗 maxmax2 . 021oVCMPPP 功率管的最大耐壓功率管的最大耐壓CCCROBRVU2)(功率管的最大集電極電流功率管的最大集電極電流 LCCCMRVI2. AB2. A

9、B類互補(bǔ)對稱功率放大電路類互補(bǔ)對稱功率放大電路 0V0V0.5V由于晶體管有死區(qū)電壓由于晶體管有死區(qū)電壓 直流偏壓直流偏壓 甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路a） 基本電路基本電路 b工作波工作波形形例例7-1 7-1 電路如圖電路如圖7-57-5所示的所示的B B類類OCLOCL功率放大電路的功率放大電路的 , , , , , ,設(shè)輸入信號為正弦波，求：設(shè)輸入信號為正弦波，求：（最大不失真功率（最大不失真功率（計算功率管的參數(shù)（計算功率管的參數(shù)maxoP、效率、效率21VVPP 、和管秏和管秏V15CCV 4LRV3CESU解：解： （最大輸出功率（最大輸出功率 WRUVP

10、LCESCCo1842)315(2)(22max%8 .62154)315(4CCCESCCVUVWRURVUPPPLomLCComOEV67.1042)315(415)315(22222 WPPPVVV33. 52121W92 . 021maxmaxoVCMPPPVVUCCCROBR302)(A75. 3415LCCCMRVI（）（） cbeT1T2ibicbecibicbcccbcbebbciiiiiiiiiii)1 (,)1 (,12121222112113. 3. 用復(fù)合管組成的互補(bǔ)對稱電路用復(fù)合管組成的互補(bǔ)對稱電路 （1 1復(fù)合管復(fù)合管 becibic 1 2cbeT1T2ibic

11、復(fù)合管構(gòu)成方式很多。不論哪種等效方式，等效復(fù)合管構(gòu)成方式很多。不論哪種等效方式，等效后晶體管的性能確定均如下：后晶體管的性能確定均如下：2121121)1 (bccbciiiiibe21be1be21be1be)1 (RRRRiuRbbe（2 2采用復(fù)合管的互補(bǔ)功率放大電路采用復(fù)合管的互補(bǔ)功率放大電路 準(zhǔn)互補(bǔ)對稱功率放大電路準(zhǔn)互補(bǔ)對稱功率放大電路2CCEBIVUUu靜態(tài)時，2)2(CESCComUVU7.3.2 OTL功率放大電路功率放大電路L2CCL2CESCCmaxo8 2)2(RVRUVP實用單電源互補(bǔ)對稱電路 C2C2、R3R3組成組成“自舉電路自舉電路” ” 435)(BE4CES3

12、CCOUUVu)(BE2BE1CCUUVD2D1BE3BE2BE1UUUUU深度實驗功率放大失真或效率等電路研究）深度實驗功率放大失真或效率等電路研究）學(xué)期內(nèi)完成實驗十一實驗十一 功率放大失真或效率等電路研究功率放大失真或效率等電路研究深度實驗）深度實驗） 總諧波失真 (Total Harmonic Distortion)THD 標(biāo)稱額定功率時的失真度 10% 1% 0.1%晶體管圖示儀晶體管圖示儀 失真度儀 v 只提供實驗?zāi)康摹嶒炓蟮?，學(xué)生要自選實驗室的儀器儀表，自己獨立選擇實驗電路、測試電路、改進(jìn)電路，完成實驗數(shù)據(jù)的記錄和實驗總結(jié)。 v深度實驗選題：v提高電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性v增大共模

13、抑制比v提高功率放大器效率v提高穩(wěn)流系數(shù)v提高穩(wěn)壓系數(shù)v運算放大器的自動增益控制v 等小課題 7.3.3 BTL功率放大電路功率放大電路 LCESCCoRUVP2)2(2max22CESCComUVUCCCESCCVUV247.4 丙類和丁類功率放大器丙類和丁類功率放大器 7.4.1 C7.4.1 C類功率放大電路類功率放大電路設(shè)輸入一余弦信號設(shè)輸入一余弦信號tUuIcosIm則三極管的發(fā)射結(jié)電壓則三極管的發(fā)射結(jié)電壓 tUVuVuBBIBBBEcosImtnItItIIiCcos2coscoscnmc2mc1mc0Bi因為管子只在小半周期內(nèi)導(dǎo)通，因而因為管子只在小半周期內(nèi)導(dǎo)通，因而Ci為脈沖電流。放大后的為脈沖電流。放大后的也為脈沖電流。根據(jù)傅氏級數(shù)展開得也為脈沖電流。根據(jù)傅氏級數(shù)展開得 tUtRIuCmPCCcoscos1C0CCIVPEP2cmP2c1mc1mcmRURIIUPO212121OEPPPCc0c1mCCcmDCOIIVUPP217.4.2 D類功率放大電路類功率放大電路 7.5 集成功率放大器集成功率放大器 集成功率放大器具有 輸出功率大、外圍連接元件少、使用方便等優(yōu)點，目前使用越來越廣泛。 LM386內(nèi)部電路原理圖 LM386組成的組成的OTL電路電路 LM386組成的組成的BTL電路