第十一講 功率放大電路分析

1、第十一第十一 講講功率放大電路分析功率放大電路分析模擬電子技術基礎主要內(nèi)容（主要內(nèi)容（2學時）學時）v功率放大電路的作用及基本要求功率放大電路的作用及基本要求v功率放大電路的類型功率放大電路的類型v互補對稱放大電路分析互補對稱放大電路分析v交越失真及克服交越失真的方法交越失真及克服交越失真的方法功率放大電路功率放大電路功率放大電路的作用：功率放大電路的作用：是放大電路的是放大電路的輸出級輸出級，去推動負載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電去推動負載工作。例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動機旋轉(zhuǎn)等。動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動機旋轉(zhuǎn)等。對功率放大電路的基本要求對功率放大電路的基本要求( (

2、1) 1) 在不失真的情況下輸出盡可能大的功率。在不失真的情況下輸出盡可能大的功率。(2) (2) 由于功率較大，就要求提高效率。由于功率較大，就要求提高效率。電電源源供供給給的的直直流流功功率率率率負負載載得得到到的的交交流流信信號號功功=思考思考？根據(jù)什么條件，將功放分為了甲類、乙類和甲乙類工作狀態(tài)？三種工作狀態(tài)中，哪一類效率最高？功放有哪些基本要求？晶體管的工作狀態(tài)晶體管的工作狀態(tài)ICUCE0 QiCt0甲類工作狀態(tài)甲類工作狀態(tài)晶體管在輸入信號的整晶體管在輸入信號的整個周期都導通，靜態(tài)個周期都導通，靜態(tài)IC較大，波形好較大，波形好, , 管耗大管耗大效率低。效率低。ICUCE0 QiCt

3、0乙類工作狀態(tài)乙類工作狀態(tài)晶體管只在輸入信號的晶體管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導通，靜態(tài)半個周期內(nèi)導通，靜態(tài)IC=0 0，波形嚴重失真，波形嚴重失真, , 管耗小效率高。管耗小效率高。ICUCE0 QiCt0甲乙類工作狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài)晶體管導通的時間大于晶體管導通的時間大于半個周期，靜態(tài)半個周期，靜態(tài)IC 0 0，一般功放常采用。一般功放常采用。思考思考？基本互補對稱電路由哪幾種類型的晶體三極管構(gòu)成？其輸入信號為正半周時，哪種類型的晶體三極管導通？其靜態(tài)工作點Q分別位于NPN和PNP管直流負載線上的哪一點？互補對稱放大電路互補對稱放大電路互補對稱電路是集成功率放大電路輸出級的基互補對稱電路是集

4、成功率放大電路輸出級的基本形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合本形式。當它通過容量較大的電容與負載耦合時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器時，由于省去了變壓器而被稱為無輸出變壓器(Output Transformerless)電路，簡稱電路，簡稱OTL電路。電路。若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也若互補對稱電路直接與負載相連，輸出電容也省去，就成為無輸出電容省去，就成為無輸出電容( (Output Capacitorless) )電路，簡稱電路，簡稱OCL電路。電路。OTL電路采用單電源供電，電路采用單電源供電， OCL電路采用雙電路采用雙電源供電。電源供電。思考思考？案例電路中R

5、1和R2的作用是什么？電容器C2的作用是什么？如果的容量較小會出現(xiàn)什么情況？如果將該放大電路接入音頻信號，能獲得動聽的音樂嗎？為什么？互補對稱放大路互補對稱放大路OTL(1) (1) 特點特點 RLuiT1T2 +VCCCuo+ +- -+ +- -T1、T2的特性一致；的特性一致；一個一個NPN型、一個型、一個PNP型型兩管均接成射極輸出器；兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；輸出端有大電容；單電源供電。單電源供電。( (2) 2) 靜態(tài)時靜態(tài)時( (ui= =0)0)2CCKUU IC1 0 IC2 0OTL原理電路原理電路C 2CCUu K互補對稱放大路互補對稱放大路OTL RLuiT

6、1T2 +VCCCuo+ +- -+ +- -(3) (3) 動態(tài)時動態(tài)時 設輸入端在設輸入端在UCC /2 直流基礎上加入正弦信號。直流基礎上加入正弦信號。在輸入交流信號在輸入交流信號ui的正半周的正半周T1導通導通、T2截止截止；同時給電容同時給電容充電充電。輸入交流信號輸入交流信號ui的負半周的負半周ic1T2導通導通、T1截止截止；電容電容放電放電，相當于電源。，相當于電源。ic2若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱。則負載上得到的交流信號正負半周對稱。注意：只有電容注意：只有電容C足夠大，才能認為其對交流足

7、夠大，才能認為其對交流信號相當于短路；信號相當于短路；OTL電路低頻特性較差。電路低頻特性較差。思考思考？什么是交越失真？案例電路是一個什么電路？案例電路中D1、D2和RC的作用是什么？其靜態(tài)工作時，輸出端電壓為多少？為什么？交越失真交越失真當輸入信號當輸入信號ui為正弦波時，為正弦波時，輸出輸出信號在信號在過零過零前后出現(xiàn)的失真稱前后出現(xiàn)的失真稱為為交越失真交越失真。 ui t0 uo t0交越失真交越失真交越失真產(chǎn)生的交越失真產(chǎn)生的原因原因由于晶體管特性存在由于晶體管特性存在非非線性，線性，ui 死區(qū)電壓死區(qū)電壓, ,晶體管導通不好。晶體管導通不好。克服交越失真的克服交越失真的措施措施采用

8、各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點采用各種電路以產(chǎn)生有不大的偏流，使靜態(tài)工作點稍高于稍高于截止點，即工作于截止點，即工作于甲乙類甲乙類狀態(tài)。狀態(tài)?？朔辉绞д娴目朔辉绞д娴碾娐罚娐罚? 1）R1RLuIT1T2 +VCCCuo+ +- -+ +- -R2C1只要合理選擇電阻只要合理選擇電阻R2 2的阻值，的阻值，就可使電阻就可使電阻R2 2上的電壓降在上的電壓降在靜態(tài)時接近靜態(tài)時接近1.41.4V左右，這左右，這樣晶體管樣晶體管T1 1、T2 2就處于微導就處于微導通狀態(tài)，克服交越失真。電通狀態(tài)，克服交越失真。電容容C1 1的作用是使晶體管的作用是使晶體管T1 1、T2 2的基極輸入

9、信號的幅度基的基極輸入信號的幅度基本相同，為避免輸入信號在本相同，為避免輸入信號在電阻電阻R2 2上損失，所以一般電上損失，所以一般電容容C1 1取值較大。取值較大。克服交越失真的克服交越失真的電路（電路（2 2）R1RLuIT1T2 +VCCCuo+ +- -+ +- -R2D1D2K靜態(tài)時靜態(tài)時T1、T2 兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管D1、D2的的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)。正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)。動態(tài)時，設動態(tài)時，設ui 加入正弦信號。加入正弦信號。正半周正半周T2 截止，截止，T1基極電位進基極電位進一步提高，進入良好的導通狀一步提高，進入良好的導通狀態(tài)。負半周態(tài)。負半周T1截止，截止，T2基極電基極電位進一步降低，進入良好的導位進一步降低，進入良好的導通狀態(tài)。通狀態(tài)。BT1MBT2RL+VCCCL+R1R3R2D1D2B1B2T1T2KC+ui +uo 0tui互補對稱放大路互補對稱放大路OCL特點特點T1、T2的特性一致；的特性一致；一個一個NPN型、一個型、一個PNP型型兩管均接成射極輸出器；兩管均接成射極輸出器；輸出端無電容；輸出端無電容；雙電源供電。雙電源供電。工作原理與工作原理與OTL相同相同OCL原理電路原理電路ic1ic2ui uo +VCCT1