第九章 功率放大電路

第九章功率放大電路第1頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章重點(diǎn)和考點(diǎn)：1.重點(diǎn)掌握功放的分類、最大輸出電壓、最大輸出功率和效率的計(jì)算。2.掌握集成功放的使用。本章教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)

第2頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本章討論的問(wèn)題：1.功率放大是放大功率嗎？電壓放大電路和功率放大電路有什么區(qū)別？Q點(diǎn)如何設(shè)定？2.什么是晶體管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態(tài)？3.互補(bǔ)式功放電路的輸出功率是否為單管功放電路的二倍？4.甲類、乙類、甲乙類功放電路的最大輸出電壓、最大輸出功率和效率如何計(jì)算。（OTL、OCL）學(xué)習(xí)方法：圖解法第3頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.1功率放大電路的主要特點(diǎn)對(duì)功放的主要要求：1.根據(jù)負(fù)載要求，提供所需要的輸出功率。最大輸出功率2.具有較高的效率輸出功率直流電源提供功率3.盡量減小非線性失真。分析方法：由于三極管工作在大信號(hào)狀態(tài)，一般不采用微變等效電路法，常采用圖解法。第4頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月射極跟隨器對(duì)正、負(fù)向輸入信號(hào)跟隨能力不同。uiu0+VCC-VEEReRLVT(1)當(dāng)輸入電壓為正時(shí)最大正輸出電壓為(2)當(dāng)輸入電壓為負(fù)時(shí)最大負(fù)向輸出電壓為UOM=(VCC-UCES)問(wèn)題：

射極跟隨器的效率等于多大？問(wèn)題：射極跟隨器能否作為功率放大電路？第5頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳統(tǒng)的功放為變壓器耦合式電路電源提供的功率為PV＝ICQVCC，全部消耗在管子上。則可作出交流負(fù)載線RL等效到原邊的電阻為功放的電路形式：互補(bǔ)對(duì)稱式電路第6頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在理想變壓器的情況下，最大輸出功率為即三角形QAB的面積在輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若集電極電流也為正弦波直流電源提供的功率不變電路的最大效率為:Pom/PV=50℅第7頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)用的變壓器功率放大電路希望輸入信號(hào)為零時(shí)，電源不提供功率，輸入信號(hào)愈大，負(fù)載獲得的功率也愈大，電源提供的功率也隨之增大，從而提高效率。變壓器耦合乙類推挽功率放大電路圖9.12變壓器耦合乙類推挽功率放大電路同類型管子在電路中交替導(dǎo)通的方式稱為“推挽”工作方式。無(wú)輸入信號(hào)，二管截止有輸入信號(hào)，二管交替導(dǎo)通第8頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月功率放大電路的分類在放大電路中，若輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，根據(jù)晶體管在信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通情況分類甲類(

=2

)

tiCO

Icm

2ICQ

tiCO

Icm

2ICQ乙類(

=

)

tiCO

Icm

ICQ2甲乙類(

<

<2

)丙類：導(dǎo)通角

小于。丁類：功放管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，管子僅在飽和導(dǎo)通時(shí)消耗功率。集電極電流iC將嚴(yán)重失真。第9頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大電路9.2.1OTL互補(bǔ)對(duì)稱電路(OutputTransfomerLesss)一、OTL乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路在輸入信號(hào)的正半周，VT1導(dǎo)通，iC1流過(guò)負(fù)載；負(fù)半周，VT2導(dǎo)通，iC2流過(guò)負(fù)載。在信號(hào)的整個(gè)周期都有電流流過(guò)負(fù)載，負(fù)載上iL和uO基本上是正弦波。存在的問(wèn)題：交越失真交越失真圖9.2.11.電路的組成2.工作原理大電容問(wèn)題：Q點(diǎn)如何調(diào)節(jié)？第10頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.OTL乙類互補(bǔ)電路圖解分析求UOM、POM和ηIcm1=Icm2＝Icm，Ucem1=Ucem2=Ucem，圖9.2.3第11頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.三極管的最大功耗PTMT截止、飽和時(shí)，三極管功耗很小。T處于放大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)最大功耗PTM。二個(gè)三極管的總功耗0.4P0M，每個(gè)三極管的最大功耗為PTM=0.2P0M5.OTL乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：效率高主要問(wèn)題：會(huì)出現(xiàn)交越失真第12頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、OTL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路圖9.2.4OTL互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)R、VD1、VD2為兩管提供一小的靜態(tài)偏置電壓，使得在輸入信號(hào)等于零時(shí)，管子微導(dǎo)通，以克服交越失真。圖9.2.5OTL互補(bǔ)電路波形圖tuIOtiC1OtiC2OtuOO問(wèn)題：如何消除交越失真？第13頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月OTL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路小結(jié)1.采用甲乙類電路可消除交越失真。2.靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置很低，目的是提高效率。3.UOM、POM和η的計(jì)算可近似用OTL乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路方法計(jì)算。4.二個(gè)三極管的總功耗0.4P0M，每個(gè)三極管的最大功耗為PTM=0.2P0M第14頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.2.2OCL互補(bǔ)對(duì)稱電路(OutputCapacitorLess)圖9.2.6OCL互補(bǔ)對(duì)稱電路Ucem=VCC

-

UCES1.電路的組成2.功率和效率分析問(wèn)題：Q點(diǎn)如何設(shè)置？第15頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.三極管的最大功耗PTM二個(gè)三極管的總功耗0.4P0M，每個(gè)三極管的最大功耗為PTM=0.2P0M4.OCL乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的特點(diǎn)OCL電路省去了大電容，即改善了低頻響應(yīng)，又便于集成化；注意：二個(gè)三極管的發(fā)射集直接連接到負(fù)載上，如果Q點(diǎn)失調(diào)，電路將過(guò)載，損壞電路，常常在負(fù)載回路接入熔斷器作為保護(hù)。第16頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖9.3.19.3實(shí)際的功率放大電路9.3.1OTL音頻功率放大電路中間級(jí)前置放大級(jí)功率放大級(jí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋電容：相位補(bǔ)償?shù)?7頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.閉環(huán)電壓放大倍數(shù)2.最大輸出功率實(shí)際上功率管不能工作在接近飽和區(qū)，本電路的實(shí)際輸出功率小于或等于0.5W。第18頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.3.2OCL高保真功率放大電路圖9.3.2高保真OTL功率放大電路帶恒流源的差動(dòng)放大輸入級(jí)共射放大電路中間級(jí)OCL準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電路電壓串聯(lián)交流負(fù)反饋相位補(bǔ)償?shù)?9頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.閉環(huán)電壓放大倍數(shù)2.最大輸出功率為了避免產(chǎn)生明顯的失真，電路的實(shí)際輸出功率應(yīng)適當(dāng)減小，本電路的額定輸出功率為20W。第20頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9.4集成功率放大器OTL、OCL電路均有各種不同電壓增益的多種型號(hào)的集成電路。只需外接少量元件，就可成為實(shí)用電路。集成功放的優(yōu)點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性好，電源利用率高，功耗較低，非線性失真較小，內(nèi)部有各種保護(hù)電路。集成功放的分類：通用型功放、專用型功放單通道功放、雙通道功放小功率功放、大功率功放第21頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖9.4.1集成功放5G31的電路原理圖一、集成功放5G31電路單入雙出差分放大電路單管放大電路單管共射放大電路功率放大級(jí)電壓串聯(lián)負(fù)反饋第22頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、引腳和典型接法5G31共有14個(gè)引腳典型接法見(jiàn)P483圖9.4.2三、主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)P484第23頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.閉環(huán)電壓放大倍數(shù)2.最大輸出功率(若接成OTL互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí))四、參數(shù)的計(jì)算第24頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月附：LM386內(nèi)部電路圖9.4.1LM386內(nèi)部電路原理圖第一級(jí)差分放大電路（雙入單出）第二級(jí)共射放大電路（恒流源作有源負(fù)載）第三級(jí)OTL功放電路輸出端應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R7從輸出端連接到T2的發(fā)射極形成反饋通道，并與R5和R6構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，引入深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋。第25頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、LM386的電壓放大倍數(shù)1.當(dāng)引腳1和8之間開(kāi)路時(shí)Uf=UR5+UR6≈Ui/22.當(dāng)引腳1和8之間外接電阻R時(shí)第26頁(yè)，課件共28頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.當(dāng)引腳1和8之間對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路時(shí)4.在引腳1和5之間外接電阻，也可改變電路的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)可以調(diào)