《電子技術(shù)及應(yīng)用》課件項(xiàng)目三

項(xiàng)目三功率放大器模塊1甲類與乙類放大電路

模塊2

OCL與OTL放大電路

模塊3實(shí)用小型功率放大器的設(shè)計(jì)與制作

模塊1甲類與乙類放大電路

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)甲類功率放大器的工作原理、特點(diǎn)及缺陷。

(2)乙類放大電路的工作原理、性能指標(biāo)、特點(diǎn)及缺陷。

(3)測(cè)試甲類功率放大器的最大輸出功率及輸入、輸出電阻。

(4)測(cè)試乙類功率放大器的最大輸出功率及輸入、輸出電阻。

學(xué)習(xí)問題：

(1)功率放大器的實(shí)質(zhì)及特點(diǎn)是什么？

(2)甲類功率放大器的缺陷是什么?如何解決？

(3)乙類功率放大器的缺陷是什么？

(4)乙類功率放大器的最大輸出功率、效率及管耗的公式是什么？

(5)乙類功率放大器輸出最大功率時(shí)，管耗最大嗎？

(6)乙類功率放大器輸出最大功率時(shí)，效率最大嗎？

學(xué)習(xí)要求：

掌握理論內(nèi)容，制作電路，準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證理論，更好地認(rèn)識(shí)、理解、消化所學(xué)知識(shí)。

任務(wù)1甲類功率放大器

(一)任務(wù)要求

設(shè)計(jì)甲類功率放大器；測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)；了解甲類功率放大器的優(yōu)缺點(diǎn)。

(二)任務(wù)內(nèi)容

(1)按圖3-1-1所示在EWB上組裝甲類功率放大器。

(2)根據(jù)已知V、RL選取電源UCC和RB；測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn)；輸入大信號(hào)時(shí)，觀察輸出波形，調(diào)試RB電阻，從而得到甲類功率放大器的最大(不失真)功率；測(cè)試發(fā)射極的電流IEQ；在輸入端接上信號(hào)發(fā)生器，將毫伏表、示波器分別接在輸入、輸出端；調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓幅度為5V，頻率為1kHz；用示波器觀察輸入、輸出電壓波形；用毫伏表測(cè)量輸出電壓。將所測(cè)數(shù)據(jù)及波形記入表3-1-1中。圖3-1-1甲類功率放大器

(3)分析甲類功率放大器效率。

(三)任務(wù)總結(jié)

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。表3-1-1甲類功率放大器電路測(cè)試數(shù)據(jù)

任務(wù)2乙類功率放大器

(一)任務(wù)要求

設(shè)計(jì)乙類功率放大器；測(cè)試相關(guān)數(shù)據(jù)；了解乙類功率放大器的優(yōu)缺點(diǎn)。

(二)任務(wù)內(nèi)容

(1)按圖3-1-2所示在EWB上組裝乙類功率放大器。

(2)根據(jù)已知V1、V2、RL選取電源+UCC、－UEE；測(cè)試靜態(tài)工作電流IEQ。

(3)在輸入端接上信號(hào)發(fā)生器，將示波器分別接在輸入、輸出端；將毫伏表接在輸出端。圖3-1-2乙類功率放大器

(4)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓幅度為5V,頻率為1kHz；用示波器觀察輸入、輸出電壓波形；用毫伏表測(cè)量輸出電壓。將所測(cè)數(shù)據(jù)及波形記入表3-1-2中。

(5)分析乙類功率放大器效率及輸出波形。

(三)任務(wù)總結(jié)

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。表3-1-2乙類功率放大器電路測(cè)試數(shù)據(jù)【模塊理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握甲類和乙類放大電路的工作原理及特點(diǎn)；乙類功率放大器的性能指標(biāo)及其優(yōu)缺點(diǎn)。

理解功率與效率的估算。

了解功率放大器的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)。

2.模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)功率放大器的最大功率及輸入、輸出電阻的理解。

難點(diǎn)乙類放大電路的工作原理及特點(diǎn)。

3.模塊知識(shí)點(diǎn)

1)功率放大電路的特點(diǎn)及分類

功率放大電路主要用于向負(fù)載提供足夠功率，所以它工作在大信號(hào)狀態(tài)。提高功放效率是十分重要的，這不僅可減小電源能量的消耗，同時(shí)對(duì)降低管耗、提高電路工作的可靠性是十分有效的。因此，低頻功率放大電路中常采用乙類工作狀態(tài)來降低管耗，提高輸出功率和效率。放大電路按三極管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的不同，可分為甲類、乙類和甲乙類放大。在整個(gè)輸入信號(hào)周期內(nèi)管子都有電流流通的稱甲類放大；在一個(gè)周期內(nèi)管子只有半個(gè)周期有電流流通的則稱乙類放大；在一個(gè)周期內(nèi)有半個(gè)多周期內(nèi)有電流流通的則稱為甲乙類放大。甲類放大的優(yōu)點(diǎn)是波形失真小，但其管耗和放大電路效率低；乙類和甲乙類放大由于管耗小，放大電路效率高，但其失真較大。所以在實(shí)際電路中均采用兩管輪流導(dǎo)通的推挽電路來減小失真。

2)乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的工作原理

乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路是用兩只特性對(duì)稱的NPN和PNP型三極管構(gòu)成的，它們的基極和發(fā)射極分別連接在一起，基極零偏置，信號(hào)由基極輸入，輸出信號(hào)由發(fā)射極引出。在輸入信號(hào)的作用下，兩管在正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，雖然兩管分別工作在乙類狀態(tài)，但負(fù)載上仍能獲得與輸入信號(hào)波形相同的信號(hào)輸出。

互補(bǔ)電路實(shí)際上是由兩個(gè)工作在乙類狀態(tài)的射極輸出器組成的，故它具有射極輸出器的特點(diǎn)，即輸出電壓與輸入電壓大小近似相等、相位相同，輸出電阻很低而有很強(qiáng)的負(fù)載能力，能夠向負(fù)載提供大的輸出功率。

模塊2

OCL與OTL放大電路

學(xué)習(xí)內(nèi)容：

(1)OCL電路的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)。

(2)OTL電路的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)。

(3)組裝、測(cè)量OCL與OTL功率放大器最大不失真輸出功率。

(4)研討OCL、OTL功率放大器的最大不失真輸出功率。

學(xué)習(xí)問題：

(1)OCL功率放大器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)分別是什么？

(2)OCL功率放大器的缺點(diǎn)如何解決？

(3)OCL、OTL功率放大器的最大不失真輸出功率的公式是什么？

(4)為什么OCL功率放大器輸入信號(hào)越大，交越失真越大？

(5)OCL功率放大器為什么具有較強(qiáng)的負(fù)載能力？電壓放大倍數(shù)為多少？

(6)OTL功率放大器輸出端大電容的作用是什么？

(7)OCL與OTL功率放大器主要有哪些不同？

學(xué)習(xí)要求：

掌握理論內(nèi)容，制作電路，準(zhǔn)確測(cè)量數(shù)據(jù)，驗(yàn)證理論，更好地認(rèn)識(shí)、理解、消化所學(xué)知識(shí)。

任務(wù)1

OCL功率放大器

(一)任務(wù)要求

設(shè)計(jì)OCL功率放大器，驗(yàn)證其為特性較好的功率放大器。

(二)任務(wù)內(nèi)容

(1)如圖3-2-1所示為OCL功率放大器的原理圖，圖3-2-2為其實(shí)測(cè)電路，按圖3-2-2所示在EWB上連接電路。圖3-2-1

OCL功率放大器原理電路

(2)在輸入端接上信號(hào)發(fā)生器，將毫安表分別接在輸入、輸出端，輸入、輸出端接上示波器。

(3)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓幅度為10V,頻率為1kHz；用示波器觀察輸入、

輸出電壓波形，若有交越失真，則通過調(diào)節(jié)Rp來消除，若無交越失真，則閉合S，可以觀察到交越失真；用毫安表測(cè)量輸入、輸出電流，用毫伏表測(cè)量輸入、輸出電壓；用示波器觀察輸入、輸出電壓波形及交越失真波形。將所測(cè)數(shù)據(jù)及波形記錄在表3-2-1中。圖3-2-2

OCL功率放大器實(shí)測(cè)電路

(4)比較輸入、輸出電流數(shù)據(jù)；比較輸入、輸出電壓數(shù)據(jù)；觀察輸入、輸出電壓波形及交越失真波形。

(三)任務(wù)總結(jié)

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。表3-2-1

OCL功率放大器電路測(cè)試數(shù)據(jù)

任務(wù)2

OTL功率放大器

(一)任務(wù)要求

設(shè)計(jì)OTL功率放大器，驗(yàn)證其為特性較好的功率放大器。

(二)任務(wù)內(nèi)容

(1)如圖3-2-3所示為OTL功率放大器的原理圖，圖3-2-4為其實(shí)測(cè)電路，按圖3-2-4所示在EWB上連接電路。

(2)在輸入端接上信號(hào)發(fā)生器，將毫安表分別接在輸入、輸出端，用毫伏表測(cè)量輸入、輸出電壓，用示波器觀察輸入、輸出電壓波形。

(3)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器輸出幅度為10mV，頻率為1kHz正弦交流信號(hào)；用示波器觀察輸入、輸出電壓波形，若有交越失真，則通過調(diào)節(jié)Rp1來消除；用毫安表測(cè)量輸入、輸出電流，用毫伏表測(cè)量輸入、輸出電壓；斷開電容C2與接通時(shí)，觀察電壓正半周的變化來確定自舉電路的作用。將所測(cè)數(shù)據(jù)與波形記錄在表3-2-2中。

(4)比較輸入、輸出電流數(shù)據(jù)；比較輸入、輸出電壓數(shù)據(jù)；觀察輸入、輸出電壓波形，分析自舉電路的作用。

(三)任務(wù)總結(jié)

根據(jù)測(cè)試與討論的結(jié)果，寫出實(shí)踐研究報(bào)告(目的、原理及方法、數(shù)據(jù)測(cè)試、分析及總結(jié))。圖3-2-3

OTL功率放大器原理電路圖3-2-4

OTL功率放大器實(shí)測(cè)電路【模塊理論指導(dǎo)】

1.模塊基本要求

掌握OCL和OTL功率放大器的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)。

理解OCL和OTL功率放大器的最大不失真輸出功率。

2.模塊重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)OCL和OTL功率放大器的結(jié)構(gòu)及工作特點(diǎn)。

難點(diǎn)OCL和OTL功率放大器的工作原理。

3.模塊知識(shí)點(diǎn)

由于半導(dǎo)體三極管存在死區(qū)電壓，所以乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路存在嚴(yán)重的交越失真。為了消除交越失真，實(shí)用電路中分別給兩只三極管發(fā)射結(jié)加上一個(gè)很小的正向偏壓，使兩管在靜態(tài)時(shí)均處于微導(dǎo)通狀態(tài)，即使管子工作在甲乙類狀態(tài)。由于靜態(tài)電流很小，因此甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路仍用乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的有關(guān)公式估算電路的功率和效率。實(shí)用中，為了便于獲得特性對(duì)稱的異型管，往往采用復(fù)合管來實(shí)現(xiàn)異型管的配對(duì)。兩只或兩只以上的三極管按照一定的連接方式組成一只等效的三極管，稱為復(fù)合管。復(fù)合管的類型與組成該復(fù)合管的第一只三極管相同。復(fù)合管的電流放大系數(shù)近似為組成該復(fù)合管各二極管β值的乘積，其值很大。

模塊3實(shí)用小型功率放大器的設(shè)計(jì)與制作

一、設(shè)計(jì)任務(wù)

設(shè)計(jì)并制作一個(gè)實(shí)用小型功率放大器，其電源電壓為+6V，負(fù)載為25Ω。

二、設(shè)計(jì)目的

(1)熟悉功率放大器的相關(guān)理論。

(2)鍛煉根據(jù)要求設(shè)計(jì)電子電路的相關(guān)能力。

(3)學(xué)會(huì)功率放大器的調(diào)試。

三、設(shè)計(jì)要求

(1)輸入電壓為6V，盡量展寬輸入電壓范圍，并保證20倍的電壓放大倍數(shù)。

(2)產(chǎn)生足夠大的輸出電流，最大峰值電流達(dá)到500mA以上，能夠帶動(dòng)揚(yáng)聲器。

(3)采取有效手段，防止