低頻功率放大器(2)

1、第6章 低頻功率放大器 6.1 概述 6.2 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 6.3 集成功率放大器 習(xí)題 6.1 概 述 6.1.1 功率放大電路的主要特點(diǎn) 1功率放大電路的任務(wù)和特點(diǎn) 基于輸出較大功率的根本任務(wù)， 對(duì)功率放大電路的討論主要針對(duì)以下幾個(gè)方面。 1 大信號(hào)工作狀態(tài) 為輸出足夠大的功率， 功率放大電路的輸出電壓、 電流幅度都比較大， 因此， 功率放大管的動(dòng)態(tài)工作范圍很大， 功放管中的電壓、 電流信號(hào)都是大信號(hào)狀態(tài)， 一般以不超過(guò)晶體管的極限參數(shù)為限度。 2 非線性失真問(wèn)題 由于功放管的非線性， 功率放大電路又工作在大信號(hào)工作狀態(tài)， 必然導(dǎo)致工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的非線性失真。 輸出功率越大，

2、 電壓和電流的幅度就越大， 信號(hào)的非線性失真就越嚴(yán)重。 因而如何減小非線性失真是功率放大電路的一個(gè)重要問(wèn)題。 3 提高功率放大電路的效率、 降低功放管的管耗 從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來(lái)看， 功率放大電路提供給負(fù)載的交流功率是在輸入交流信號(hào)的控制下將直流電源提供的能量轉(zhuǎn)換成交流能量而來(lái)的。 任何電路都只能將直流電能的一局部轉(zhuǎn)換成交流能量輸出， 其余的局部主要是以熱量的形式損耗在電路內(nèi)部的功放管和電阻上， 并且主要是功放管的損耗。 對(duì)于同樣功率的直流電能， 轉(zhuǎn)換成的交流輸出能量越多， 功率放大電路的效率就越高。 因?yàn)楣β蚀螅?所以效率的問(wèn)題就變得十分重要， 否那么， 不僅會(huì)帶來(lái)能源的浪費(fèi)， 還會(huì)引起功放管

3、的發(fā)熱而損毀。 2功率放大電路的分析方法 由于功率放大電路工作在大信號(hào)狀態(tài)， 功放管的非線性將十清楚顯， 因此微變等效模型已經(jīng)不再適用， 通常采用圖解分析方法。 3主要技術(shù)指標(biāo) 1 最大輸出電壓幅度Uomax和最大輸出電流幅度Iomax： 最大輸出幅度表示在輸出信號(hào)不超過(guò)規(guī)定非線性失真指標(biāo)情況下， 功率放大電路能輸出的最大輸出電壓和電流， 用Uomax和Iomax來(lái)表示。 2 輸出功率Po和最大不失真輸出功率Pom 輸出電壓有效值與輸出電流有效值的乘積定義為輸出功率Po。 當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)， 有 6-1 其中Uom和Iom分別為輸出電壓和電流的峰值。 最大不失真輸出功率指在正弦輸入信號(hào)時(shí)，

4、 功率放大電路在滿(mǎn)足輸出電壓、 電流波形根本不失真的情況下， 放大電路最大輸出電壓Uomax和最大輸出電流Iomax有效值的乘積， 記為Pom， 即 6-2 3 管耗PV 損耗在功率放大管上的功率叫做功放管的損耗， 簡(jiǎn)稱(chēng)管耗， 用PV表示。 4 效率 在功率放大電路中， 其他元器件的發(fā)熱損耗較小， 所以認(rèn)為直流電源提供的功率將轉(zhuǎn)換成輸出功率、 功放管損耗兩局部。 放大電路的效率定義為放大電路輸出給負(fù)載的交流功率Po與直流電源提供的功率PE之比， 即6-3 4功放管的保護(hù)及散熱問(wèn)題 功率放大電路工作在大信號(hào)下， 管子的工作電流和電壓均為大信號(hào)， 所以， 必須要考慮功率放大管的保護(hù)問(wèn)題， 防止管子

5、擊穿或損壞。 6.1.2 功率放大電路的工作狀態(tài)與效率的關(guān)系 提高效率對(duì)于功率放大電路來(lái)說(shuō)非常重要， 那么， 怎樣才能最大限度地提高效率呢？在小信號(hào)放大電路中， 在保證輸出信號(hào)不失真的情況下， 應(yīng)將放大電路的工作點(diǎn)選得盡可能地低， 以便減小靜態(tài)工作點(diǎn)電流， 降低靜態(tài)功率損耗。 損耗小了， 電路的效率自然就提高了。 圖6-1 低頻功率放大電路的三種工作狀態(tài)a 甲類(lèi)工作狀態(tài); b 甲乙類(lèi)工作狀態(tài); c 乙類(lèi)工作狀態(tài) 6.2 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 6.2.1 雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路OCL電路 采用正、 負(fù)兩個(gè)直流電源供電的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路稱(chēng)為雙電源電路。 一般， 這兩個(gè)直流電源大小相同， 極性相反。 1乙類(lèi)

6、雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 圖6-2為采用正、 負(fù)雙電源的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路。 我們發(fā)現(xiàn)， 它和第3章集成運(yùn)算放大器中介紹的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出級(jí)是一樣的。 實(shí)際上集成運(yùn)算放大器的輸出級(jí)也需要在輸出一定功率的根底上提高效率， 并具有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力， 因而也采用互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)的電路結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)在， 我們以功率放大電路的觀點(diǎn)， 對(duì)這個(gè)電路進(jìn)行更詳細(xì)的分析。 圖6-2 乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 1 電路組成 在這個(gè)電路中， 和集成運(yùn)放的輸出級(jí)一樣， 有兩個(gè)互補(bǔ)的三極管NPN管V1和PNP管V2， V1和V2的特性盡可能相同， 兩個(gè)管子接成基極相連、 發(fā)射極相連的對(duì)稱(chēng)的射極輸出器形式， 所以叫做互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率

7、放大電路。 2 工作原理 靜態(tài)時(shí)， 兩管因沒(méi)有基極偏置而處于截止?fàn)顟B(tài)， 集電極靜態(tài)電流約為零只有很小的穿透電流ICEO， 即V1和V2的靜態(tài)工作點(diǎn)為IC1=IC2=0， UCE1=-UCE2=UCC， 設(shè)置于截止區(qū)內(nèi)， 兩功放管屬于乙類(lèi)工作狀態(tài)， 輸出電壓為零， 靜態(tài)損耗也近似為零。 2分析計(jì)算 功率放大電路是大信號(hào)工作， 需要用圖解法對(duì)圖6-2的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路進(jìn)行分析。 由于電路的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)， V1、 V2兩管一個(gè)負(fù)責(zé)正半周， 一個(gè)負(fù)責(zé)負(fù)半周， 工作過(guò)程相似， 只是工作電流、 電壓極性相反， 因此只要分析V1或V2的工作情況， 就可得到整個(gè)電路的工作情況。 下面對(duì)V1管的工作情況進(jìn)行圖解

8、。 圖6-3 乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路圖解分析正半周 由圖6-3可以很方便地計(jì)算出乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路的輸出功率、 效率等技術(shù)指標(biāo)。 1 輸出功率Po和最大不失真輸出功率Pom 設(shè)輸出電壓幅度為Uom， 當(dāng)輸入正弦信號(hào)時(shí)， 有6-4 由于本電路是由射極輸出器組成， 在放大區(qū)內(nèi)， uoui， 因此只要輸入信號(hào)幅度足夠大、 使管子導(dǎo)通至B點(diǎn)時(shí)， 忽略功放管的飽和壓降， 那么輸出電壓幅度近似為電源電壓。 此時(shí)獲得了最大輸出電壓幅度UomaxUimax=UcemaxUCC ， 最大輸出電流幅度Iomax=Icmax1UCC/RL。 所以， 最大輸出功率為6-5 2 直流電源提供的功率P

9、E 由于+UCC和-UCC每個(gè)電源只有半周期供電， 因此在一周期內(nèi)的平均電流為 兩個(gè)電源提供的總功率為 6-6 可見(jiàn)， 電源提供的功率隨輸出信號(hào)的增大而增大， 這和甲類(lèi)功放相比有本質(zhì)的區(qū)別。 當(dāng)獲得最大不失真輸出時(shí)， 電源提供的最大功率PEM為6-7 3 效率 根據(jù)式6-4和式6-6可得一般情況下的效率為6-8 當(dāng)獲得最大不失真輸出幅度時(shí)， Uom=UomaxUCC， 那么可得到乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路的最大效率為6-9 4 管耗PV與功率三極管的選擇 在忽略其他元件的損耗時(shí)， 電源供給的功率與放大器輸出功率之差， 就是兩個(gè)管子的管耗。 6-10 故兩管的總管耗為 PV=PV1+PV2當(dāng)

10、6-11 因?yàn)?， 最大管耗可表示為6-12 當(dāng)最大管耗發(fā)生時(shí)， 輸出功率為 6-13 在實(shí)際應(yīng)用中， 功率三極管的選擇主要依據(jù)以下的原那么： 第一，每只功率三極管的最大允許管耗PCM必須大于0.2Pom。 如要求輸出最大功率為10 W， 那么應(yīng)選擇兩只最大集電極功耗PCM2 W的三極管即可， 當(dāng)然還可以適當(dāng)考慮余量。 第二，當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)， V1截止， 所以當(dāng)V2飽和時(shí)， UCE1得到最大值2UCC， 因此， 應(yīng)選用耐壓 UBRCEO2UCC的管子。 第三，所選管子的ICM應(yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大集電極電流UCC/RL。 5 交越失真 和集成運(yùn)算放大器的輸出級(jí)一樣， 由于功率三極管存在死區(qū)電

11、壓硅管約為0.5 V， 只有當(dāng)輸入信號(hào)的幅值大于0.5 V對(duì)于V2應(yīng)小于0.5 V以后， 三極管才逐漸導(dǎo)通。 因此輸出波形在輸入信號(hào)零點(diǎn)附近的范圍出現(xiàn)交越失真, 如圖6-4所示。 為了克服交越失真， 可以利用PN壓降、 電阻壓降或其他元器件壓降給兩個(gè)三極管的發(fā)射結(jié)加上正向偏置電壓， 使兩個(gè)三極管在沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí)處于微導(dǎo)通的狀態(tài)。 由于此時(shí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)已經(jīng)上移進(jìn)入了放大區(qū)為了降低損耗， 一般將靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在剛剛進(jìn)入放大區(qū)的位置， 因此功率放大電路的工作狀態(tài)由乙類(lèi)變成了甲乙類(lèi)。 圖6-4 乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路的交越失真a 乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放電路； b 交越失真波形 3甲乙類(lèi)雙電

12、源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 1 電路組成與工作原理 甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路的原理電路如圖6-5所示， V1、 V2構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路， V3為輸出級(jí)的前置級(jí)， 電流源IC3給V3、 VD1和VD2提供靜態(tài)偏置電流。 靜態(tài)時(shí)， 電流IC3在VD1、 VD2上產(chǎn)生靜態(tài)壓降， 給V1、 V2的發(fā)射結(jié)提供靜態(tài)偏置， 使V1、 V2的靜態(tài)集電極電流不為0， V1、 V2處于甲乙類(lèi)放大狀態(tài)， V1的靜態(tài)工作點(diǎn)如圖6-6所示。 由于電路結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)， 靜態(tài)時(shí)IC1=IC2， 因此RL中無(wú)靜態(tài)電流過(guò)， 輸出電壓仍然為零。 圖6-5 甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 圖6-6 甲乙類(lèi)電路的靜態(tài)工作點(diǎn) 有

13、輸入信號(hào)時(shí)， VD1、 VD2 的動(dòng)態(tài)電阻很小， 所以VD1、 VD2上的交流壓降也很小， 根本不影響動(dòng)態(tài)特性， 可以認(rèn)為加在兩個(gè)功放管上的交流信號(hào)是一樣的。 由于V1、 V2已經(jīng)處于導(dǎo)通狀態(tài)， 即使輸入信號(hào)較小， 依然可以被功放管輸出給負(fù)載， 由此消除了交越失真。 圖6-7為可調(diào)偏置電壓的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路， 偏置電壓UAB的大小為 6-14 只要改變R1、 R2的比值， 就可以改變V1、 V2的偏置電壓值， 在集成電路中經(jīng)?？梢砸?jiàn)到這種電路結(jié)構(gòu)。 圖6-7 偏置可調(diào)的甲乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 2 主要技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算 由圖6-6可以看出， 為了提高功率放大電路的效率， 在保證消除交越失真的

14、同時(shí)， 甲乙類(lèi)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)位置僅比截止區(qū)稍高一點(diǎn)， 集電極電流依然是一個(gè)相當(dāng)小的數(shù)值， 因此功率損耗只是略有增加， 效率仍接近于原來(lái)的乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路， 乙類(lèi)功放的計(jì)算公式完全可以適用于甲乙類(lèi)電路。 6.2.2 單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路OTL電路 OCL電路的低頻響應(yīng)好、 便于集成化， 但需要兩個(gè)獨(dú)立的電源， 有時(shí)使用不太方便。 下面介紹可以使用單電源的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路， 叫做OTLOutput Transformerless， 無(wú)輸出變壓器電路 OTL電路也有乙類(lèi)和甲乙類(lèi)的區(qū)別， 同樣， 為了消除交越失真， 在實(shí)際電路中采用了甲乙類(lèi)功率放大電路。 圖6-8為甲乙類(lèi)單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路

15、， V3為前置放大級(jí)。 和甲乙類(lèi)OCL電路相比， 只用了一個(gè)正電源UCC， 但在輸出端增加了一個(gè)大容量的耦合電容C。 只要適中選擇Rb、 Rc和Re的數(shù)值， 就可以得到一定的IC3， 通過(guò)兩個(gè)二極管給功率輸出管加上適宜的偏置電壓， 使V1、 V2工作在甲乙類(lèi)狀態(tài)。 靜態(tài)時(shí)， 由于輸出功率管對(duì)稱(chēng)， 兩管的發(fā)射極E點(diǎn)電位為UE=UCC/2， 電容C被充電至UCC/2。 由于電容C的隔直作用， RL上無(wú)電流流過(guò)， 輸出電壓為零。圖6-8 甲乙類(lèi)單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 圖6-9 準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 圖6-10為橋式互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路。 其電路結(jié)構(gòu)類(lèi)似于差動(dòng)放大電路， 由兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的OTL電路O

16、CL電路也可組成。 其中V1、 V3組成一組互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路， V2、 V4組成另一組互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路， 負(fù)載RL接在兩個(gè)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路的輸出端E1和E2之間。 這樣， 晶體管V1V4組成了電橋的四個(gè)臂， 故稱(chēng)為橋式互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路。 圖6-10 橋式互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路BTL電路 由于電路對(duì)稱(chēng)， 靜態(tài)時(shí)UE1=UE2=UCC/2， RL上沒(méi)有電流通過(guò)， 輸出電壓uo=0。 動(dòng)態(tài)時(shí)要求給BTL電路參加一對(duì)大小相等， 相位相反的輸入信號(hào)。 假設(shè)正弦輸入信號(hào)ui1為正半周， ui2為負(fù)半周時(shí)， V1、 V4導(dǎo)通， V2、 V3截止， 電流iC14由電源UCC經(jīng)V1、 RL、 V4流向地， 在負(fù)載上的電流方向是從

17、E1到E2， 負(fù)載上得到了正半周的輸出波形。 當(dāng)ui1為負(fù)半周， ui2為正半周時(shí)， V2、 V3導(dǎo)通， V1、 V4截止， 電流iC23從UCC經(jīng)V2、 RL、 V3流向地， 負(fù)載上流過(guò)的電流方向是從E2到E1， 得到了負(fù)半周的輸出波形。 當(dāng)ui1為負(fù)半周， ui2為正半周時(shí)， V2、 V3導(dǎo)通， V1、 V4截止， 電流iC23從UCC經(jīng)V2、 RL、 V3流向地， 負(fù)載上流過(guò)的電流方向是從E2到E1， 得到了負(fù)半周的輸出波形。 4個(gè)功率管分成兩組， 輪流導(dǎo)通， 負(fù)載RL獲得了一個(gè)完整的正弦波輸出電壓。 由于輸入一對(duì)大小相等、 極性相反的正弦輸入信號(hào)時(shí)， E1和E2兩點(diǎn)的電位總是大小相等、

18、 方向相反的， 在忽略管子的飽和壓降情況下， 負(fù)載上獲得的最大不失真輸出電壓約為UCC， 是同樣的單電源OTL電路的兩倍。 而OCL電路為雙電源供電， 所以用UCC/2雙電源供電的OCL電路才有可比性， 那么， BTL電路的最大不失真輸出電壓仍然是OCL電路的兩倍。 由于功率和電壓是平方關(guān)系， BTL電路的最大不失真輸出功率為OTL或OCL電路的四倍， 即6-15 圖6-11 BTL電路結(jié)構(gòu)框圖 6.2.3 實(shí)際功率放大電路舉例 圖6-12為一個(gè)甲乙類(lèi)準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)OCL功率放大電路。 由輸入級(jí)、 前置級(jí)、 準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出級(jí)和其他輔助電路構(gòu)成。 V1、 V2組成單入單出的差動(dòng)輸入級(jí)， 從V1的基極

19、輸入信號(hào)， 集電極取出信號(hào)， 送至前置級(jí)V3的基極。 前置級(jí)由PNP管V3構(gòu)成共發(fā)射極放大電路， 負(fù)責(zé)為功率輸出級(jí)提供鼓勵(lì)信號(hào)。 二極管VD1、 VD2和電阻R7、 熱敏電阻R15為輸出功率管提供偏置， 使輸出管處于甲乙類(lèi)工作狀態(tài)。 圖6-12 甲乙類(lèi)準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)OCL電路 R15選擇具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻， 二極管VD1、 VD2的正向?qū)▔航狄?具有負(fù)溫度系數(shù)。 所以， 當(dāng)溫度升高導(dǎo)致功率管的靜態(tài)工作點(diǎn)上移、 集電極電流增大時(shí)， UAB下降， 功率管的發(fā)射結(jié)電壓下降， 抑制了集電極電流的增加， 從而起到穩(wěn)定輸出級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。 本電路的輸出級(jí)由V4、 V5兩個(gè)同型管復(fù)合成NPN型輸出管

20、， V6、 V7兩個(gè)異型管復(fù)合成PNP管， 組成準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率電路。 6.3 集成功率放大器 6.3.1 集成功率放大器概述 集成功率放大電路大多工作在音頻范圍， 除具有可靠性高、 使用方便、 性能好、 重量輕、 造價(jià)低等集成電路的一般特點(diǎn)外， 還具有功耗小、 非線性失真小和溫度穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。 并且集成功率放大器內(nèi)部的各種過(guò)流、 過(guò)壓、 過(guò)熱保護(hù)齊全， 其中很多新型功率放大器具有通用模塊化的特點(diǎn)， 被稱(chēng)之為“傻瓜型的集成功放， 使用更加方便平安。 集成功率放大器是模擬集成電路的一個(gè)重要組成局部， 廣泛應(yīng)用于各種電子電氣設(shè)備中。 從電路結(jié)構(gòu)來(lái)看， 集成功放是由集成運(yùn)放開(kāi)展而來(lái)的， 和集成運(yùn)算放

21、大器相似， 包括前置級(jí)、 驅(qū)動(dòng)級(jí)和功率輸出級(jí)， 以及偏置電路、 穩(wěn)壓、 過(guò)流過(guò)壓保護(hù)等附屬電路。 除此以外， 基于功率放大器輸出功率大的特點(diǎn)， 在內(nèi)部電路的設(shè)計(jì)上還要滿(mǎn)足一些特殊的要求。 集成功率放大器品種繁多， 輸出功率從幾十毫瓦至幾百瓦的都有， 有些集成功放既可以雙電源供電， 又可以單電源供電， 還可以接成BTL電路的形式。 從用途上分， 有通用型和專(zhuān)用型功放； 從輸出功率上分， 有小功率功放和大功率功放等。 6.3.2 集成功放應(yīng)用簡(jiǎn)介 1SHM1150型集成功率放大器 SHM1150型集成功率放大器是由雙極型三極管和單極型VMOS管組成的功率放大器， 圖6-13a為SHM1150型集成

22、功率放大器的內(nèi)部簡(jiǎn)化原理圖。 其中輸出級(jí)采用的是功率VMOSFET管， 可以提供較大的功率輸出。 和雙極型功率管相比， 功率VMOS管具有很多優(yōu)點(diǎn)， 比方耐壓可高達(dá)1000 V以上， 最大連續(xù)電流可達(dá)200 A。 并且由于VMOS管的輸入電阻極高， 需要的驅(qū)動(dòng)電流非常小， 因此可以到達(dá)很高的功率放大倍數(shù)。 圖6-13 SHM1150型集成功率放大器a 內(nèi)部簡(jiǎn)化電路; b 外部接線圖 從圖6-13a可以看出， 輸入級(jí)由V1、 V2組成帶恒流源的差動(dòng)輸入級(jí)， 為單入雙出形式， 第二級(jí)由PNP管V4、 V5組成雙入單出的差動(dòng)電路。 由于V4、 V5的輸入信號(hào)分別來(lái)自V1、 V2的集電極信號(hào)uC1和u

23、C2， 是大小相等、 方向相反的一對(duì)差模信號(hào)， 所以V4、 V5完成了將輸入級(jí)的雙端輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成單端輸出信號(hào)的功能， 并由V5集電極輸出， 提供給輸出級(jí)。 V5、 V6及R9、 R10構(gòu)成了可調(diào)偏置電壓電路， 用來(lái)使功率輸出管工作于甲乙類(lèi)狀態(tài)， 消除交越失真。輸出級(jí)為準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率輸出級(jí)， V7和V9 組成復(fù)合NPN管， V8和V10組成復(fù)合PNP管。 由于輸出管是功率VMOS管， 因此使本電路的輸出功率大大增強(qiáng)。 負(fù)反響支路由R4和R2 組成， 構(gòu)成級(jí)間的電壓串聯(lián)負(fù)反響， 起到穩(wěn)定整個(gè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和放大倍數(shù)的作用。 電容C為相位補(bǔ)償電容， 以消除自激。 恒流源I1為輸入級(jí)提供穩(wěn)定的靜態(tài)

24、工作點(diǎn)， 并增強(qiáng)了電路抑制漂移的能力， I2 是V4、 V5的有源負(fù)載。 SHM1150接上電源即可作為雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路直接使用， 如圖6-13b所示。 該電路可在1250 V電源電壓下工作， 最大輸出功率達(dá)150 W， 使用十分方便。 2橋式集成功率放大器 LM4860 LM4860內(nèi)部有兩個(gè)同樣的功率放大器， 可以很方便地組接成BTL電路， 如圖6-14所示。 A1的輸出端與A2的反相輸入端相連， 兩個(gè)放大器的同相端參加2.5 V的偏置電壓， 以保證A1、 A2正常工作。 圖6-14 橋式集成功率放大器LM4860及其外部電路 因A1、 A2都接成反相輸入形式， 所以有 因?yàn)閡o1和uo

25、2大小相同、 相位相反， 所以負(fù)載上得到的輸出功率為 3小功率通用型集成功率放大器 LM386 LM386電路簡(jiǎn)單、 通用型強(qiáng)， 是目前應(yīng)用較廣的一種小功率集成功放。 具有電源電壓范圍寬416 V、 功耗低常溫下為660 mW、 頻帶寬300 kHz等優(yōu)點(diǎn)， 輸出功率可達(dá)0.30.7 W， 最大可達(dá)2 W。 另外， 電路的外接元件少， 不必外加散熱片， 使用方便。 圖6-15a是LM386的內(nèi)部電路圖， 圖6-15b是其外引線排列圖， 封裝形式為雙列直插。 圖6-15 集成功率放大器LM386a LM386內(nèi)部原理電路; b 外引線排列 LM386 的輸入級(jí)由V2、 V4組成雙入單出差動(dòng)放大器

26、， V3、 V5構(gòu)成有源負(fù)載， V1、 V6為射極跟隨形式， 可以提高輸入阻抗， 差放的輸出取自V4的集電極。 V7為共射極放大形式， 是LM386的主增益級(jí)， 恒流源IO作為其有源負(fù)載。 V8、 V10復(fù)合成PNP管， 與V9組成準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)輸出級(jí)。 VD1和VD2為輸出管提供偏置電壓， 使輸出級(jí)工作于甲乙類(lèi)狀態(tài)。 R6是級(jí)間負(fù)反響電阻， 起穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)和放大倍數(shù)的作用。 R2和腳外接的電解電容組成直流電源去耦濾波電路。 R5是差放級(jí)的射極反響電阻， 所以在、 兩腳之間外接一個(gè)阻容串聯(lián)電路， 構(gòu)成差放管射極的交流反響， 通過(guò)調(diào)節(jié)外接電阻的阻值就可調(diào)節(jié)該電路的放大倍數(shù)。 對(duì)于模擬集成電路來(lái)說(shuō)，

27、 其增益調(diào)節(jié)大都是外接調(diào)整元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 其中、 腳開(kāi)路時(shí)， 負(fù)反響量最大， 電壓放大倍數(shù)最小， 約為20。 、 腳之間短路時(shí)或只外接一個(gè)10 F電容時(shí)， 電壓放大倍數(shù)最大， 約為200。 圖6-16是LM386的典型應(yīng)用電路。 圖6-16 LM386典型應(yīng)用電路 接于、 兩腳的C2、 R1用于調(diào)節(jié)電路的電壓放大倍數(shù)。 因?yàn)樵撾娐沸问綖镺TL電路， 所以需要在LM386的輸出端接一個(gè)220 F的耦合電容C4。 C5、 R2組成容性負(fù)載， 以抵消揚(yáng)聲器音圈電感的局部感性， 防止信號(hào)突變時(shí)， 音圈的反電勢(shì)擊穿輸出管， 在小功率輸出時(shí)C5、 R2也可不接。 C3與電路內(nèi)部的R2組成電源的去耦濾波電路

28、。 當(dāng)電路的輸出功率不大、 電源的穩(wěn)定性能又好時(shí)， 只需一個(gè)輸出端的耦合電容和放大倍數(shù)調(diào)節(jié)電路就可以使用， 所以LM386廣泛應(yīng)用于收音機(jī)、 對(duì)講機(jī)、 雙電源轉(zhuǎn)換、 方波和正弦波發(fā)生器等電子電路中。 將兩片LM386接成BTL功放的應(yīng)用電路如圖6-17所示， Rp為調(diào)節(jié)對(duì)稱(chēng)的平衡電阻。 圖6-17 LM386組成的BTL電路 4小功率通用型集成功率放大器 D2002 D2002為國(guó)產(chǎn)小功率集成功率放大器， 其輸出級(jí)為互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)， 只需外接少量元件， 不需調(diào)試即可滿(mǎn)意地工作。 D2002具有失真小、 噪音低的優(yōu)點(diǎn)， 并且電源電壓可在818 V之間任意選擇， 是使用方便、 性能良好的通用型集成功

29、率放大器。 圖6-18a為集成功放D2002的外形和管腳排列， 圖6-18b為D2002構(gòu)成的低頻功率放大電路， 該電路的最大不失真輸出功率為5 W。 其中， 腳為D2002的電源端， 接15 V正電源， 腳為接地端。 輸入信號(hào)經(jīng)耦合電容C1加到D2002的同相輸入端腳， 腳為輸出端， 經(jīng)電容C2將輸出信號(hào)耦合到4 揚(yáng)聲器。 R1、 R2和C3組成電壓串聯(lián)負(fù)反響， 將輸出電壓信號(hào)送回同相輸入端腳， 以改善功放的性能。 C4和R3用來(lái)改善放大電路的頻率特性。 圖6-18 集成功率放大器D2002及其應(yīng)用電路a D2002外形及管腳; b 應(yīng)用電路 習(xí) 題 6.1 圖6-19是幾種功率放大電路中的

30、三極管集電極電流波形， 判斷各屬于甲類(lèi)、 乙類(lèi)、 甲乙類(lèi)中的哪類(lèi)功率放大電路？哪一類(lèi)放大電路的效率最高？為什么？ 6.2 對(duì)于采用甲乙類(lèi)功率放大輸出級(jí)的收音機(jī)電路， 有人說(shuō)將音量調(diào)得越小越省電， 這句話對(duì)嗎？為什么？圖6-19 6.3 在圖6-20所示的放大電路中， 設(shè)三極管的=80， UBE=0.7 V， UCE(sat)=0.3 V， 電容C的容量足夠大， 對(duì)交流可視為短路。 當(dāng)輸入正弦交流信號(hào)時(shí)， 使電路最大不失真輸出時(shí)的基極偏置電阻Rb是多少？此時(shí)的最大不失真輸出功率是多少？效率是多少？圖6-20 6.4 圖6-2所示的乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路中， UCC=20 V， RL=8

31、， ui為正弦輸入信號(hào)， 三極管的飽和壓降可忽略。 試計(jì)算： 1 負(fù)載上得到的最大不失真輸出功率和此時(shí)每個(gè)功率管上的功率損耗； 2 每個(gè)功率管的最大功率損耗是多少； 3 當(dāng)功率管的飽和壓降為1 V時(shí)， 重新計(jì)算上述指標(biāo)。 6.5 圖6-2所示的乙類(lèi)OCL電路中， UCC=20 V， RL=16 ， 三極管的飽和壓降可忽略， 假設(shè)輸入電壓信號(hào)ui=10 sint V， 求電路的輸出功率、 每個(gè)功率管的管耗、 電源電壓提供的功率和電路的效率。 6.6 假設(shè)圖6-2所示的乙類(lèi)OCL電路中的RL=8 ， 輸入為正弦信號(hào)， 三極管的飽和壓降可忽略， 試計(jì)算： 1 要求最大不失真輸出功率為9 W時(shí)的正、 負(fù)電源電壓UCC的最小值； 2 輸出最大功率9 W時(shí)電源電壓提供的功率和每個(gè)管子的功率損耗； 3 輸出最大功率時(shí)的輸入電壓峰值。 6.7 乙類(lèi)和甲乙類(lèi)功率放大電路功率管的選擇原那么是什么？圖6-21所示的甲乙類(lèi)功率放大電路中， 電源電壓為20 V， RL=16 ， 試計(jì)算電路的最大輸出功率并選擇功率管的極限參數(shù)值。 圖6-21 圖6