功率放大電路5

1、淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8 8 功率放大電路功率放大電路8.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題8.3 乙類雙電源互補對稱功率放大電路乙類雙電源互補對稱功率放大電路8.4 甲乙類互補對稱功率放大電路甲乙類互補對稱功率放大電路*8.5 集成功率放大器集成功率放大器8.2 射極輸出器射極輸出器甲類放大的實例甲類放大的實例淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題2. 功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路提高效率的主要途徑1. 功率放大電路的特點及主要研究對象功率放大電路的特點及主要研究對象淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院1. 功率放大電路的特

2、點及主要研究對象功率放大電路的特點及主要研究對象(1) 功率放大電路的主要特點功率放大電路的主要特點 功率放大電路是一種以功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。因輸出較大功率為目的的放大電路。因此，要求同時輸出較大的電壓和電流。管子工作在接近極限狀此，要求同時輸出較大的電壓和電流。管子工作在接近極限狀態(tài)。態(tài)。 (2) 要解決的問題要解決的問題 提高效率提高效率 減小失真減小失真 管子的散熱處理保護管子的散熱處理保護 由于由于 一般直接驅(qū)動負載，所以要求帶載能力要強。一般直接驅(qū)動負載，所以要求帶載能力要強。 降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)偏置電流。降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)偏置電流。研究對象

3、：研究對象：本章以功率放大電路為對象，以其輸出功率本章以功率放大電路為對象，以其輸出功率、效、效率和非線性失真矛盾為主線，逐步提出解決矛盾的措施。率和非線性失真矛盾為主線，逐步提出解決矛盾的措施。淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2. 功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路提高效率的主要途徑四種工作狀態(tài)四種工作狀態(tài) 根據(jù)正弦信號整個周期根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分乙類：乙類：導(dǎo)通角等于導(dǎo)通角等于180甲類：甲類：一個周期內(nèi)均導(dǎo)通一個周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：甲乙類：導(dǎo)通角大于導(dǎo)通角大于180丙類：丙類：導(dǎo)通角小于導(dǎo)通角小于180分析參見分析參見P384淮南師范學(xué)院電

4、氣信息工程學(xué)院8.2 射極輸出器射極輸出器甲類放大的實例甲類放大的實例簡化電路簡化電路特點：特點：電壓增益近似為電壓增益近似為1，要獲得較大的功率增益，電流增，要獲得較大的功率增益，電流增益很大，輸出電阻小，帶負載能力強。益很大，輸出電阻小，帶負載能力強。 淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院電壓與輸入電壓的關(guān)系電壓與輸入電壓的關(guān)系 OI(0.6)Vvv設(shè)設(shè)T1的飽和壓的飽和壓VCES0.2V vO正向振幅最大值正向振幅最大值 omCC0.2VVVvO負向振幅最大值負向振幅最大值 若若T1首先截止首先截止 LBiASomRIV若若T3首先出現(xiàn)飽和首先出現(xiàn)飽和 omEE0.2 VVV 8.2 射極輸出器

5、射極輸出器甲類放大的實例甲類放大的實例淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.2 射極輸出器射極輸出器甲類放大的實例甲類放大的實例BiAS1.85AI 8LR，VBIAS=0.6V設(shè)設(shè)求放大器的效率求放大器的效率： P385tVUmIsin，wRVPVVRIVvVVLomomLBIASomccom69.131)2(8 .14858. 18 .142 . 02淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院%4 .16%100)(VEVComPPPWWIIVPPWWIVIVPwRVPREFBIASEEBIASVEBIASCCCIAVCCVCLomom5 .5585. 1152)75.2785. 11569.131)2(2（

6、T1管的管耗管的管耗PT1WPPPPP06.14BIASomVEVCT1P386淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.3 乙類雙電源互補對稱乙類雙電源互補對稱功率放大電路功率放大電路8.3.2 分析計算分析計算8.3.1 電路組成電路組成8.3.3 功率功率BJT的選擇的選擇淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.3.1 電路組成電路組成 由一對由一對NPN、PNP特性相同的特性相同的互補三極管組成，采用正、負雙互補三極管組成，采用正、負雙電源供電。這種電路也稱為電源供電。這種電路也稱為OCL互補功率放大電路?；パa功率放大電路。1. 電路組成電路組成2. 工作原理工作原理 兩個三極管在信號正、兩個三極管在信

7、號正、負半周輪流導(dǎo)通，使負半周輪流導(dǎo)通，使負載得負載得到一個完整的波形。到一個完整的波形?；茨蠋煼秾W(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.3.2 分析計算分析計算圖解分析圖解分析淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院1. 最大不失真輸出功率最大不失真輸出功率Pomax 2)( )2(=L2CESCCL2CESCComaxRVVRVVP 實際輸出功率實際輸出功率:L2cemLomomooo222=RVRVVIVP8.3.2 分析計算分析計算忽略忽略VCES時時,L2CComax2RVP 動畫17-1淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.3.2 分析計算分析計算單個管子在半個周期內(nèi)的管耗單個管子在半個周期內(nèi)的管耗)(d )(21

8、=0LooCCT1tRVP vv2. 管耗管耗PT兩管管耗兩管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV )d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院3. 電源供給的功率電源供給的功率PV ToV=PPPLomCC2RVV當當時，時， CComVV 2L2CCVmRVP 4. 效率效率 CComVo4=VVPP 當當時，時， CComVV % 78.54 8.3.2 分析計算分析計算淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院1. 最大管耗和最大輸出功率

9、的關(guān)系最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系因為因為8.3.3 功率功率BJT的選擇的選擇)4(12omomCCLT1VVVRP 當當 0.6VCC 時具有最大管耗時具有最大管耗CCom2VV 0.2Pom L2CC2T1m1RVP 選管依據(jù)之一選管依據(jù)之一淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院乙類互補對稱電路存在的問題乙類互補對稱電路存在的問題動畫17-2動畫17-3淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 功率放大電路必須考慮效率問題。為了降功率放大電路必須考慮效率問題。為了降低靜態(tài)時的工作電流，三極管從甲類工作狀態(tài)低靜態(tài)時的工作電流，三極管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類工作狀態(tài)。此時雖降低了靜改為乙類或甲乙類工作狀態(tài)。

10、此時雖降低了靜態(tài)工作電流，提高了功率，但又產(chǎn)生了嚴重的態(tài)工作電流，提高了功率，但又產(chǎn)生了嚴重的失真問題。如果不能解決乙類狀態(tài)下的失真問失真問題。如果不能解決乙類狀態(tài)下的失真問題，乙類工作狀態(tài)在功率放大電路中就題，乙類工作狀態(tài)在功率放大電路中就 不能采不能采用。于是得出提高功率的有效措施是：用。于是得出提高功率的有效措施是： 推挽式甲乙類互補對稱電路較好地解決了乙類推挽式甲乙類互補對稱電路較好地解決了乙類工作狀態(tài)下的失真問題，同時也提高了功率。工作狀態(tài)下的失真問題，同時也提高了功率?；茨蠋煼秾W(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.4 甲乙類互補對稱功率甲乙類互補對稱功率放大電路放大電路8.4.2 甲乙類單電源互

11、補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路8.4.1 甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類雙電源互補對稱電路淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.4.1 甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類雙電源互補對稱電路1. 靜態(tài)偏置靜態(tài)偏置可克服交越失真可克服交越失真2. 動態(tài)工作情況動態(tài)工作情況二極管等效為恒壓模型二極管等效為恒壓模型設(shè)設(shè)T3已有合適已有合適的靜態(tài)工作點的靜態(tài)工作點交流相當于短路交流相當于短路淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.4.1 甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類雙電源互補對稱電路P393BE4221CE4VRRRV 因為因為VBE4認為是定值認為是定值 當當R1、R2不變時，不變時，VCE4也也是定值，可看作是

12、一個直流電是定值，可看作是一個直流電源。源。Vbe擴大的偏置電路擴大的偏置電路而而由此而得名由此而得名Vbe擴大的偏置電路擴大的偏置電路特點：特點：VCE可調(diào)可調(diào)淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院8.4.2 甲乙類單電源互補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路P393靜態(tài)時，偏置電路使靜態(tài)時，偏置電路使VKVCVCC/2（電容（電容C充電達到充電達到穩(wěn)態(tài)）。穩(wěn)態(tài)）。end當有信號當有信號vi時時負半周負半周T1導(dǎo)通，有電流通過負導(dǎo)通，有電流通過負載載RL，同時向，同時向C充電充電正半周正半周T2導(dǎo)通，則已充電的電導(dǎo)通，則已充電的電容容C通過負載通過負載RL放電。放電。只要滿足只要滿足RLC T時，電容時

13、，電容C就就可充當原來的可充當原來的VCC/2。計算計算Po、PT、PV和和PTm的公式的公式必須加以修正，以必須加以修正，以VCC/2代替原代替原來公式中的來公式中的VCC。 這種電路稱這種電路稱OTL 互補功率放大電路?；パa功率放大電路。動畫17-4淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院例題例題1淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院公式參見公式參見385淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院例題例題2淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院公式參見公式參見387公式參見公式參見389淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院公式參見公式參見390淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院例題例題3公式參見公式參見388淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)

14、院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院補充第六章例題補充第六章例題淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院參見參見P267 公式公式6.2.15淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 8.5 集成功率放大器 集成功率放大器廣泛用于音響、電視和小集成功率放大器廣泛用于音響、電視和小電機的驅(qū)動方面。集成功放是在集成運算放大電機的驅(qū)動方面。集成功放是在集成運算放大器的電壓互補輸出級后，加入互補功率輸出級器的電壓互補輸出級

15、后，加入互補功率輸出級而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實際上也就而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實際上也就是一個具有直接耦合特點的運算放大器。它的是一個具有直接耦合特點的運算放大器。它的使用方法原則上與集成運算放大器相同。使用方法原則上與集成運算放大器相同。淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 集成功放使用時不能超過規(guī)定的極集成功放使用時不能超過規(guī)定的極限參數(shù)，極限參數(shù)主要有功耗和最大允限參數(shù)，極限參數(shù)主要有功耗和最大允許電源電壓。集成功放要加有足夠大的許電源電壓。集成功放要加有足夠大的散熱器，保證在額定功耗下溫度不超過散熱器，保證在額定功耗下溫度不超過允許值。集成功放一般允許加上較高的允許值。集成功放一

16、般允許加上較高的工作電壓，但許多集成功放可以在低電工作電壓，但許多集成功放可以在低電壓下工作，適用于無交流供電的場合，壓下工作，適用于無交流供電的場合，此時集成功放電源電流較大，非線性失此時集成功放電源電流較大，非線性失真也較大。真也較大。淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 BTL互補功率放大電路互補功率放大電路 BTL互補功率放大電路方框圖如圖互補功率放大電路方框圖如圖17.09所示。所示。它是由兩路功率放大電路和反相比例電路組合而成，它是由兩路功率放大電路和反相比例電路組合而成，負載接在兩輸出端之間。兩路功率放大電路的輸入負載接在兩輸出端之間。兩路功率放大電路的輸入信號是反相的，所以負載一端的電位升高時，另一信號是反相的，所以負載一端的電位升高時，另一端則降低，因此端則降低，因此 負載上獲得的信負載上獲得的信 號電壓要增加一號電壓要增加一 倍。倍。 BTL放大電放大電 路輸出功率較大，路輸出功率較大， 負載可以不接地。負載可以不接地。圖圖17.09 BTL互補功放電路方框圖互補功放電路方框圖淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院 雙通道功率放大電路雙通道功率放大電路 雙通道功率放大電路是用于立體聲音雙通道功率放大電路是用于立體聲音