第二十六講功率放大電路

1、第九章第九章 功率放大電路功率放大電路 9.1.1 功率放大電路的特點(diǎn)功率放大電路的特點(diǎn) 一、主要技術(shù)指標(biāo)一、主要技術(shù)指標(biāo) 要使要使Po大大Uo、Io均應(yīng)大均應(yīng)大 VomPP 直流電源提供的功率包括負(fù)載得到的功率直流電源提供的功率包括負(fù)載得到的功率和和T1,T2管消耗的功率兩部分。管消耗的功率兩部分。VoTPPP 當(dāng)輸出電壓幅度達(dá)到最大，則得電源供給的最大功率為：maxVP4 4效率效率oVPP 二、功率放大電路中的晶體管二、功率放大電路中的晶體管根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。 三、功率放大電路的分析方法三、功率放大電路的分析方法對(duì)功放的要求：對(duì)功放的要求： 9.1.2 功率

2、放大電路的組成功率放大電路的組成因大信號(hào)作用，故應(yīng)采用圖解法。因大信號(hào)作用，故應(yīng)采用圖解法。在功放中，晶體管通過(guò)的最大在功放中，晶體管通過(guò)的最大集電極或射極電流接近最大集集電極或射極電流接近最大集電極電流，承受的最大管壓降電極電流，承受的最大管壓降接近接近c(diǎn)-e反向擊穿電壓，消耗的反向擊穿電壓，消耗的最大功率接近集電極最大耗散最大功率接近集電極最大耗散功率。稱為工作在盡限狀態(tài)。功率。稱為工作在盡限狀態(tài)。在電源電壓一定的情況下在電源電壓一定的情況下對(duì)功率放大電路的要求對(duì)功率放大電路的要求（1）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大，即輸出功率

3、盡可能大。大，即輸出功率盡可能大。（2）效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，）效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為0。 一、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路一、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路靜態(tài)時(shí)（不計(jì)靜態(tài)時(shí)（不計(jì)IBQ）電源提供的直流功率：電源提供的直流功率：矩形矩形ABCO的面積的面積RC的功耗的功耗C2RIPCQRc 矩形矩形QBCD的面積的面積動(dòng)態(tài)時(shí)（動(dòng)態(tài)時(shí)（ui為正弦波）為正弦波）電源提供的直流功率：電源提供的直流功率：RL可能獲得的最大功率可能獲得的最大功率)(212LCQCQL2CQom

4、RIIRIP 缺點(diǎn)缺點(diǎn)對(duì)功率放大電路的要求對(duì)功率放大電路的要求（1）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大，即輸出功率盡可能大。大，即輸出功率盡可能大。（2）效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，）效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為0。 二、變壓器耦合功率放大電路二、變壓器耦合功率放大電路 1. 變壓器耦合單管功率放大電路變壓器耦合單管功率放大電路 若不計(jì)基極回路損耗，則若不計(jì)基極回路損耗，則 電源提供的功率電源提供的功率 從變壓器原邊向負(fù)載方向看進(jìn)去的交流等效

5、電阻從變壓器原邊向負(fù)載方向看進(jìn)去的交流等效電阻L221LRNNR 最大輸出功率最大輸出功率CQCCCQCCom2122IVIVP QAB的面積的面積電路的最大效率電路的最大效率%50/Vom PP 缺點(diǎn)缺點(diǎn)改進(jìn)辦法：改進(jìn)辦法：靜態(tài)時(shí)，使晶體管截止（靜態(tài)時(shí)，使晶體管截止（PV=0） 信號(hào)的正半周信號(hào)的正半周T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止；負(fù)半周截止；負(fù)半周T2導(dǎo)通、導(dǎo)通、T1截止。截止。 兩只管子交替工作，稱為兩只管子交替工作，稱為“ 推挽推挽 ”。則負(fù)載上可獲得正弦。則負(fù)載上可獲得正弦波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0

6、2. 變壓器耦合乙類推挽功放變壓器耦合乙類推挽功放 （1）電路組成）電路組成“推挽推挽”工作方式：同類型兩只晶體管在電路中交替導(dǎo)通的方式。工作方式：同類型兩只晶體管在電路中交替導(dǎo)通的方式。2ci（1 1）甲類方式：晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)）甲類方式：晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)（2 2）乙類方式：晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)）乙類方式：晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)（3 3）甲乙類方式：晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)）甲乙類方式：晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)晶體管的工作方式晶體管的工作方式 晶體管的工作狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)a. 甲類狀態(tài)甲類狀

7、態(tài)b. 乙類狀態(tài)乙類狀態(tài)c. 甲乙類狀態(tài)甲乙類狀態(tài) 三、無(wú)輸出變壓器的功放（三、無(wú)輸出變壓器的功放（OTL電路）電路） 1. 電路組成電路組成 2. 工作原理工作原理 （1）靜態(tài)時(shí)）靜態(tài)時(shí) （2）ui為正半周時(shí)為正半周時(shí)uoui （3）ui為負(fù)半周時(shí)為負(fù)半周時(shí)uoui 要求：要求：C越大越好，但越大越好，但C又不能過(guò)大（又不能過(guò)大（C為電解電容）為電解電容） 2)2(CESCComUVUC 足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。交流信號(hào)相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。電路低頻特性差。第六章 功率放大電路1.采用一個(gè)電源的互補(bǔ)推挽電路采用一個(gè)電源的互補(bǔ)推挽電路 單電源互補(bǔ)

8、推挽電路單電源互補(bǔ)推挽電路無(wú)輸出電容的功放（無(wú)輸出電容的功放（OCL電路）電路）+VCCRLT2uoT3.-+T1RC1Re-ui+.R2R1.+CKb2b3.Ce+. . .C1+.輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： VCCT1RL地地輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周： 地地RL T2 VCC兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。2CESCComUVU靜態(tài)時(shí)，靜態(tài)時(shí)，UEQ UBQ0。 四、無(wú)輸出電容的功放（四、無(wú)輸出電容的功放（OCL電路）電路） 互補(bǔ)工作方式互補(bǔ)工作方式輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周：VCC T1 RL T4地

9、地輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周：VCC T2 RL T3地地22CESCComUVU是雙端輸入、雙端輸是雙端輸入、雙端輸出形式，輸入信號(hào)、負(fù)出形式，輸入信號(hào)、負(fù)載電阻均無(wú)接地點(diǎn)。載電阻均無(wú)接地點(diǎn)。管子多，損耗大，使管子多，損耗大，使效率低。效率低。 五、橋式推挽功率放大電路（五、橋式推挽功率放大電路（BTL電路）電路）幾種幾種電路的比較電路的比較 單電源供電，單電源供電，笨重，效率笨重，效率低，低頻特性差。低，低頻特性差。單電源供電，單電源供電，低頻特性差。低頻特性差。雙電源供電，雙電源供電，效率高，低頻特性好。效率高，低頻特性好。單電源供電，單電源供電，低頻特性好；雙端輸入低頻特性好；

10、雙端輸入雙端輸出。雙端輸出。1.1.功率放大電路的種類？功率放大電路的種類？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(diǎn)。設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。交越失真交越失真思考：思考：OCL電路存在什么問(wèn)題？電路存在什么問(wèn)題？如何消除交越失真？如何消除交越失真？onU2.2.圖示電路是什么電路？圖示電路是什么電路？UBEQ=?9.2.1 OCL9.2.1 OCL電路的組成及工作原理電路的組成及工作原理1.1.電路組成電路組成2.2.工作原理工作原理A1B2B靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)：U UCEQCEQ=?=?CCCEQVU 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)：0e2e1L iiionB1UU onB2UU ，0EA UUT1 T2

11、 微導(dǎo)通，工作在甲乙類狀態(tài)微導(dǎo)通，工作在甲乙類狀態(tài)0o u2D1D2B1.B1UUUUR 動(dòng)態(tài)時(shí)動(dòng)態(tài)時(shí)：時(shí)：時(shí)：當(dāng)當(dāng)0 iu01 LeoRiuT1 導(dǎo)通，導(dǎo)通， T2截止截止時(shí)：時(shí)：當(dāng)當(dāng)0 iu02 LeoRiuT1截止，截止， T2導(dǎo)導(dǎo)通通1B2BAiBBuuu 21iouu B2U，B1U，9.29.2.2.2 OCLOCL電路的輸出電路的輸出功率及效率功率及效率1.1.最大輸出電壓有效值最大輸出電壓有效值2CESCComUVU 求解輸出功率和效率的方法求解輸出功率和效率的方法: :LomomRUP2 然后求出電源的平均功率：然后求出電源的平均功率：CCC(AV)VVIP 效率效率VomP

12、P 在已知在已知R RL L的情況下，先求出的情況下，先求出U Uomom，則，則OCLOCL電路的圖解分析電路的圖解分析輸出電壓的最大值：輸出電壓的最大值：CESCCOMUVU 輸出電壓的最大有效值：輸出電壓的最大有效值：2CESCComUVU LCESCComRUVRUPLom2)(22 2、最大輸出功率、最大輸出功率3、電源提供的功率：、電源提供的功率：LCESCCCCVRUVVP)(2 2CCCESVCC 0LCCCCCESL12.sin d 2()2 VUPt VtRVVURLCESCCLoLcRtUVRuii sin)(CCCESCC VUV 44、效率效率當(dāng)飽和管壓降忽略不計(jì)時(shí)：

13、當(dāng)飽和管壓降忽略不計(jì)時(shí)：%5 .78422222 LCCVCCLOmRVPRVRUPLomLCESCComRUVP2)(2 CCCESCC VUV 4LCESCCCCVRUVVP)(2 OCLOCL電路的輸出電路的輸出功率及效率功率及效率：第六章 功率放大電路設(shè)輸入信號(hào) tsinimiUu輸出信號(hào)的電壓幅值和電流幅值分別為 Uom和Iom 輸出功率PoL2cemcmcemomomooo212121RUIUIUIUPL2CCL2cem(max)omax221RVRUP直流電源供給功率 tdtIVtiVP0cmCC1C20CCVsin1)(d212LcemcmCC22RVUIVCCL2CCmaxV

14、2RVP第六章 功率放大電路效率和管耗PTCCcemLCCcemL2cemVo4221VURVURUPP%5 .7844CCCmaxVVC)(d21C120CE1T1tiuP)(dsin)sin(21cm0cemCCttItUV)(dsin)sin(21Lcem0cemCCttRUtUV412cemcemCCLUUVR412omomCCLUUVR9.2.3、OCL電路中電路中晶體管的選擇晶體管的選擇一、最大管壓降一、最大管壓降CCCESCCecCE1max2122)(VUVUVVUUuTTCESCCCC 導(dǎo)通時(shí)管壓降為：導(dǎo)通時(shí)管壓降為：截止、截止、CCCECEO(BR)VuU2max CE2m

15、axCCOMCCCES2uVUVULCCmaxCCMRViI 二、集電極最大電流二、集電極最大電流LCESCCLommaxLCmaxRUVRUII PT對(duì)對(duì)UOM求導(dǎo)，并令其為求導(dǎo)，并令其為0，可得，可得：CCCCOM VVU6 . 02 在輸出功率最大時(shí)，因管壓降在輸出功率最大時(shí)，因管壓降最小，故管子損耗不大；輸出功最小，故管子損耗不大；輸出功率最小時(shí)，因集電極電流最小，率最小時(shí)，因集電極電流最小，故管子損耗也不大。故管子損耗也不大。管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為L(zhǎng)Tmax RVPCC22 。，則，則若若omomTmaxL2CComCES2PPPRVPU2 .

16、0202 將將UOM代入代入PT的表達(dá)式，可得的表達(dá)式，可得ttRUtUVP d (LOM OMCCT sin)sin210)4(12OMOMCCLUUVR 返回9ceuci三、集電極最大功耗三、集電極最大功耗LTmax RVPCC22 omomTmaxPPP2 . 022 忽略管壓降時(shí)：忽略管壓降時(shí)：【推導(dǎo)】LCCTCMCCCECEO(BR)LCCCCMRVPPVuURViI22 . 022maxmaxmax 對(duì)于對(duì)于OCL電路，選電路，選擇晶體管時(shí)，其極擇晶體管時(shí)，其極限參數(shù)：限參數(shù)：例：例：9.2.1 9.2.2小結(jié)：小結(jié)： 一、一、OCL電路的組成及其工作原理電路的組成及其工作原理LC

17、ESCComRUVP2)(2 CCCESCC VUV 4omCMCCCEO(BR)LCCCM2 . 02PPVURVI 三、三、 OCL電路中晶體管的選擇電路中晶體管的選擇二、二、 OCL電路的輸出功率及效率電路的輸出功率及效率采用復(fù)合管的互補(bǔ)功率放大電路當(dāng)輸出功率較大時(shí)，輸出級(jí)的推動(dòng)級(jí)，即當(dāng)輸出功率較大時(shí)，輸出級(jí)的推動(dòng)級(jí)，即末前級(jí)也應(yīng)該是一個(gè)功率放大級(jí)。此時(shí)往往采末前級(jí)也應(yīng)該是一個(gè)功率放大級(jí)。此時(shí)往往采用復(fù)合管，復(fù)合管有四種形式。用復(fù)合管，復(fù)合管有四種形式。 復(fù)合管的極性由前面的一個(gè)三極管決定。由NPN-NPN或PNP-PNP復(fù)合而成一般稱為達(dá)林頓管。集成功率放大器集成功率放大器廣泛用于音響

18、、電視和小電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方面。集成功放是在集成運(yùn)算放大器的電壓互補(bǔ)輸出級(jí)后，加入互補(bǔ)功率輸出級(jí)而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實(shí)際上也就是一個(gè)具有直接耦合特點(diǎn)的運(yùn)算放大器。它的使用方法原則上與集成運(yùn)算放大器相同。集成功放使用時(shí)不能超過(guò)規(guī)定的極限參數(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散熱器，保證在額定功耗下溫度不超過(guò)允許值。集成功放一般允許加上較高的工作電壓，但許多集成功放可以在低電壓下工作，適用于無(wú)交流供電的場(chǎng)合，此時(shí)集成功放電源電流較大，非線性失真也較大。第六章 功率放大電路6.3 集成功率放大器集成功率放大器1. LM386通用型集成功率放大電路通用型集成功率放大電路T8.T9T10T4T3T6T5T2T1D1D2T75