模擬電子技術 課件 24 OCL功率放大電路

模擬電子技術梁長垠教授項目四功率放大電路的制作與測試梁長垠教授OCL功放電路結(jié)構(gòu)01OCL功放電路原理02OCL功放電路參數(shù)03OCL電路交越失真04一、OCL功放電路結(jié)構(gòu)1.OCL功放電路組成2.各元件作用雙電源互補對稱功率放大電路又稱無輸出電容的功放電路(OutputCapacitorLess，簡稱OCL)。特性對稱一致的T1（NPN型）和T2（PNP型）兩管的基極相連作為輸入端，兩管射極相連共用RL作為負載射極輸出，兩管的集電極分別接上一組正電源和一組負電源。OCL功放電路結(jié)構(gòu)01OCL功放電路原理02OCL功放電路參數(shù)03OCL電路交越失真04二、OCL功率放大電路原理1.靜態(tài)分析每個管子組成共集組態(tài)的射極電壓跟隨放大電路，輸出電阻小，能與低阻抗負載較好地匹配。由于電路無偏置電壓，故兩管的靜態(tài)工作點參數(shù)UBE、IB和IC均為零,屬于乙類工作狀態(tài)。2.動態(tài)分析設輸入信號為正弦電壓ui，在0～π期間，T1發(fā)射結(jié)承受正向電壓，T2發(fā)射結(jié)承受反向電壓，故T1導通，T2截止。從T1發(fā)射極電壓跟隨輸出，在RL上獲得正半周信號電壓u0≈ui；在π~2π（負半周）期間，T1發(fā)射結(jié)承受反向電壓而截止，T2發(fā)射結(jié)承受正向電壓而導通，發(fā)射極輸出為負半周信號u0≈ui。兩管在信號的兩個半周期內(nèi)輪流導通工作，在負載RL上獲得完整的正弦波信號電壓。輸出的信號電流被放大為OCL功放電路結(jié)構(gòu)01OCL功放電路原理02OCL功放電路參數(shù)03OCL電路交越失真04三、OCL功率放大電路參數(shù)1.

OCL電路參數(shù)（1）輸出功率P0設三極管是理想的，兩管完全對稱，其導通電壓UBE=0，飽和壓降UCES=0。則放大器的最大輸出電壓振幅為VCC，最大輸出電流振幅為VCC/RL，且在輸出不失真時始終有ui=u0。設輸出電壓的幅值為Uom，有效值為U0；輸出電流的幅值為Iom，有效值為I0。則當輸入信號足夠大，使Uom=Uim=Vcc

UCES≈Vcc時，2.

OCL電路參數(shù)計算OCL功放電路參數(shù)主要有輸出功率、管耗、直流電源供給功率、效率等。三、OCL功率放大電路原理3.電路參數(shù)計算（2）管耗PV電源供給最大功率為由于T1和T2在一個信號周期內(nèi)均為半個周期導通，因此，兩管管耗（3）直流電源供給的功率P0直流電源供給的功率包括負載得到的功率和兩放大管的損耗功率兩部分，即（4）效率η最大效率為OCL功放電路結(jié)構(gòu)01OCL功放電路原理02OCL功放電路參數(shù)03OCL電路交越失真04四、OCL電路交越失真1.乙類互補對稱功率放大電路存在問題交越失真是指當輸入信號電壓幅度較小不足以克服T1和T2的死區(qū)電壓，因而在這段區(qū)域內(nèi)的輸出仍然為0，使輸出信號產(chǎn)生失真（交越失真）。由于乙類互補對稱功率放大電路是兩管推挽工作，組合完成對輸入信號的放大，因此，它的一個顯著缺點就是當輸入信號幅度較小時，容易產(chǎn)生交越失真。2.交越失真的解決辦法為了消除交越失真，必須在兩管的基極之間加偏置電壓UB1、UB2。四、OCL電路交越失真（1）利用二極管和電位器上壓降產(chǎn)生偏置電壓由T3組成的前置激勵電壓放大級集電極靜態(tài)電流IC3，流經(jīng)D1、D2和RP形成直流壓降UB1、UB2，其值約為兩管的閾值電壓之和。靜態(tài)時，兩管處于微導通的甲乙類工作狀態(tài)，產(chǎn)生靜態(tài)工作電流IB1=-IB2，這時雖有靜態(tài)電流IE1=-IE2流過負載RL，但互為等值反向，不產(chǎn)生輸出信號。而在正弦信號作用下，輸出為一個完整不失真的正弦波信號。一般所加偏置電壓大小，以剛好消除交越失真為宜。但這種電路的缺點是不易調(diào)節(jié)，尤其當電位器滑點接觸不良，RP上全部電阻會形成過大偏壓，使功放管靜態(tài)電流過大而發(fā)熱損壞。故實際電路常用調(diào)節(jié)后確定阻值的固定電阻取代。四、OCL電路交越失真（2）利用UBE倍增電路產(chǎn)生偏置電壓流入T4的基極電流遠小于R3、R4上電流，因此可知UCE4≈UBE4·(R3+R4)/R4當T4采用硅管時，UBE4=0.6~0.7V，因此只需調(diào)節(jié)R3和R4的比值，即可改變U12=UCE4形成的偏壓值。四、OCL電路交越失真3.功放管的復合在輸出功率較大時，由于大功率管的電流放大系數(shù)β較小，而且很難找到特性接近的PNP型和NPN型大功率三極管，一般用復合管解決。復合管就是將一只小功率管和一只大功率管按一定規(guī)則連接起來而構(gòu)成的一個等效三極管。復合管中小功率管在前，大功率管在后，復合管的類型取決于第一只管子。β≈β1β2

四、OCL電路交越失真4.實用OCL功放電路分析電路由兩部分組成：一是由T1管與集電極直流負載電阻RC1組成共射放大電路，作為前置放大級(或稱驅(qū)動級)，其作用是將輸入信號電壓放大到足夠大的幅度驅(qū)動功放級；二是由兩組特性一致的T2、T4和T3、T5復合管組成的功放級，由于T4、T5為同管型的大功率管，故稱為準互補對稱功率放大電路，前置級T1管集電極的D1、D2和RP2上靜態(tài)壓降作為功放級偏置電壓UBE2+BE3，用以消除交越失真，而其動態(tài)電阻較小，對信號電壓影響不大。電阻R3~R6使上下兩半電路對稱，此外R4、R5還可建立合適工作點，而R4、R6還可對T2、T3的ICEO進行分流，避免T4、T5產(chǎn)生過大的ICE0。R7、R8具有電流負反饋作用，以改善功放級的性能。四、OCL電路交越失真4.實用OCL功放電路分析正常情況下功放級上下兩半電路特性對稱，接上電源后，中點K的靜態(tài)電位UK=0。如不為零，可調(diào)節(jié)RP1使UK=0。RP2用來調(diào)節(jié)在加入信號后剛好不產(chǎn)生交越失真。一般要求RP1、RP2兩者反復調(diào)節(jié)才能使UK=0而又剛好克服交越失真。當輸入信號ui為負半周正弦信號，則T1集電極輸出為正半周，使T2、T4的等效NPN管