模電第09、10章低頻功率放大電路與直流穩(wěn)壓電源

1、19.1 概述9.2 互補對稱功率放大電路低頻功率放大電路第 九章29.1 概述 一個實用的放大器一般通常包括三個部分：輸入級：與信號源相連，要求輸入電阻大，噪聲低，共摸抑制能力強，阻抗匹配等。中間級：主要完成電壓放大任務(wù)，以輸出足夠大的電壓。輸出級：主要要求向負載提供足夠大的功率，以便推動負載。輸出級一般為功率放大電路 主要任務(wù)是放大信號的功率 一、常用放大器的組成3 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路，用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動負載工作。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。二、功率放大器的特點例： 擴音系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)功率放大電壓放大信號提取 功率放大電路是一種以輸出

2、較大功率為目的的放大電路，用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動負載工作。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。4二、功率放大器的特點例： 擴音系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)功率放大電壓放大信號提取1、三極管工作在大信號狀態(tài)，即電流、電壓的幅值都比較大。2、追求大功率、高效率、小失真。功率放大器的特點主要是：5例：溫度控制R1-R3:標準電阻Ua : 基準電壓Rt :熱敏電阻A：電壓放大器RtTUOT 溫度調(diào)節(jié)過程UbUO1R1aR2uoUsc+R3Rt 功 放b溫控室A+-uo1加熱元件6三、功率放大器的分類QQtiCootiCotiCQiCvCEo按功率放大電路中晶體管在一個信號周期內(nèi)導通時間的不同，分為：甲

3、類、乙類和甲乙類。 甲類( = 2 )tiCO Icm2ICQtiCO Icm2ICQ乙類( = )tiCO IcmICQ2甲乙類( 2 )甲類乙類甲乙類7三、功率放大器的分類按功率放大電路中晶體管在一個信號周期內(nèi)導通時間的不同，分為：甲類、乙類和甲乙類。 uBE/ViB/A0.7 V30QuituBE/VtiBIBQ(交流負載線)uCE/ViC/mA4123iB=10 A20304050605Q6QQ6tiCICQUCEQtuCE/VUcemibicuceOOOOOO8四. 甲、乙、甲乙類功放的特點甲類( = 2 )tiCO Icm2ICQtiCO Icm2ICQ乙類( = )tiCO Ic

4、mICQ2甲乙類( 0VT1導通，T2截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作的方式，稱為乙類放大。因此，不需要隔直電容。靜態(tài)分析：ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V(動畫：圖解分析基本互補對稱電路)13二、乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:ui-USCT1T2uo+USCRLiL交越失真死區(qū)電壓uiuououo tttt嚴格說，輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，三極管不導電。因此在輸入信號正、負半周交替過零處，沒有輸出信號，使輸出信號產(chǎn)生非線性失真，這個失真稱為交越失真。如圖所示。14ui-USCT1T

5、2uo+USCRLiL(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；(2) 每管導通時間等于半個周期 ； (3) 存在交越失真。 乙類放大器的特點： 在于晶體管特性存在非線性，輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，三極管不導電。即：ui 0 時：V2 導通，C 放電，V2 的等效電源電壓 0.5VCC。當 ui 0 時，二極管導通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二極管正向壓降： uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20 時D1,D4導通D2,D3截止電流通路:a D1RLD4bu2 U （3）. 提高輸出電壓的電路75（4）. 輸出電壓可調(diào)式電路用三端穩(wěn)壓器也可以實現(xiàn)輸出電壓可調(diào)，下圖是

6、用W7805組成的730V可調(diào)式穩(wěn)壓電源。W7805132R1CICoUI76234UoR2F0070.3333V10k0.176(UXX=5V)運算放大器作為電壓跟隨器使用。W7805132R1CICoUI76234UoR20.3333V10k0.1Uo1 +U 7713+UI = 10VW78052+UORRLIQIO0.1 F0.33 F10 （5）作恒流源使用78例：選用下列元器件設(shè)計一個合理的輸出電壓為+6V的直流穩(wěn)壓電源。220V12V9V6V電 源變壓器整流二極管若干3 7800 系列12三端式穩(wěn)壓器+1000F/14V+1000F/24V0.1F電容器若干220V12V9V6V

7、+1000F/14V7806132+_0.1F0.1FVO79例：設(shè)計一個橋式整流，電容濾波，集成穩(wěn)壓器7820穩(wěn)壓的直流穩(wěn)壓電源。 要求：（1）畫出完整的穩(wěn)壓電源電路圖；（2）確定濾波電容器的耐壓值和電源變壓器次級電壓的有效值(設(shè)7820的最小壓差為4V)。 解：（1）220VV2+7820+_0.1F0.1FVO+-D1D2D3D4C+_VI（2）由題意知VI=20+4=24V； V2=VI/1.2=20V；濾波電容器C的耐壓應大于1.4V2=28V。80小 結(jié)81一、整流濾波電路的參數(shù)關(guān)系輸出電壓均值UO流過二極管電流均值 ID二極管最高反壓 URM半波整流0.45U2IO橋式整流0.9

8、U20.5IO1. 整流2. 電容濾波當:UO 1.2U282二、分立元件穩(wěn)壓電路1. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓適合于負載電流小，輸出電壓固定的場合UIUORRLILIRIZ832. 三極管作調(diào)整管的穩(wěn)壓電路8+Uo+UIRLR1UFUZR284三、三端集成穩(wěn)壓電路 Uo = VW78132C2+UiC1C30.33 F0.1 FRL+85本章小結(jié) 1在電子系統(tǒng)中，一般都要有直流電源供電。獲得直流電源的最常用的方法是由交流電網(wǎng)轉(zhuǎn)換為直流電壓。這要通過整流、濾波和穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)來實現(xiàn)。對直流電源的要求是：輸出電壓盡量不受電網(wǎng)電壓波動、輸出負載變化和溫度變化的影響。2利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢詷?gòu)成整流電路，將交流電

9、變?yōu)槊}動直流電。在整流電路的輸出端接上各種濾波電路，可以大大減小輸出電壓中的脈動成分。濾波電路有電容濾波和電感濾波兩大類。使用較多的是電容濾波電路。3為了保證直流電源的輸出電壓不發(fā)生波動，需要在整流濾波電路的后面再接上穩(wěn)壓電路。最常用的穩(wěn)壓電路是串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。串聯(lián)式穩(wěn)壓電路是一種帶有負反饋的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，通過控制調(diào)整管的壓降來調(diào)整輸出電壓的大小。串聯(lián)式穩(wěn)壓電路早已實現(xiàn)了集成化并已經(jīng)大量使用。1.濾波的基本概念濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應該并聯(lián)在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應與負載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 8687在交流電剛接上時，電容中沒有電荷，uC0，整流二極管正偏，整流脈動電流對電容充電，并對負載供電；電容上電壓從零開始上升，充電速度取決于充電電路的時間常數(shù)(rdRL)C。由于rdRL，所以