第04章 功率放大電路.ppt

1、第4章 功率放大電路,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),例1： 擴(kuò)音系統(tǒng),功率放大器的作用： 用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。,4.1 功率放大電路的主要特點(diǎn),例2：溫度控制,R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻,Ua : 基準(zhǔn)電壓,Rt :熱敏電阻,A：電壓放大器,Rt,T,uo,T,Ub,uo1,對功率放大電路的要求：,(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,PO : 負(fù)載上得到的交流信號功率。 PV ： 電源提供的直流功率。,(3) 盡量減小非線性失真。,功率放大電路的分析方法：圖解法,分析功放電路時應(yīng)注意的問題,(1)

2、功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。,(2) 電流、電壓信號比 較大，必須注意防 止波形失真。,(3) 電源提供的能量盡 可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減 少晶體管及線路上的 損失。即注意提高電 路的效率（）。,不合適，因為效率太低 。,估算射極輸出器的效率 ：,(設(shè)RL=RE),為使輸出信號的幅值盡可能大(要保證不失真)，靜態(tài)工作點(diǎn)（Q）設(shè)置較高（靠近負(fù)載線的中部）。,直流負(fù)載線,交流負(fù)載線,uo的取值范圍,靜態(tài)工作點(diǎn)：,UCEQ = 0.5VCC,若忽略晶體管的飽和壓降和截止區(qū)，輸出信號uo的最大峰值只能為：,1. 直流電源輸出的

3、功率,2. 最大負(fù)載功率,3. 最大效率,(RL=RE 時),放大電路的輸出沒有失真的工作方式稱為甲類放大。,如何解決效率低的問題？,辦法：降低Q點(diǎn)。,缺點(diǎn)：但又會引起截止失真。,既降低Q點(diǎn)又不會引起截止失真的辦法：采用推挽輸出電路，或互補(bǔ)對稱射極輸出器。,4.2 互補(bǔ)對稱功率放大電路,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互補(bǔ)對稱：電路中采用兩只晶體管，NPN、 PNP各一只；兩管特性一致。,類型：,4.2.1 無輸出電容的互補(bǔ)對稱功放電路（OCL）,一、工作原理（設(shè)ui 為正弦波）,電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：,1. 由NPN型、P

4、NP型三極管構(gòu)成兩個對稱的射極輸出器對接而成。,2. 雙電源供電。,3. 輸入輸出端不加隔直電容。,靜態(tài)分析：,因此，不需要隔直電容。,ui = 0V T1、T2 均不工作 uo = 0V,動態(tài)分析：,ui 0V,T1導(dǎo)通，T2截止,iL= ic1 ;,ui 0V,T1截止，T2導(dǎo)通,iL=ic2,T1、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。,乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:,死區(qū)電壓,交越失真：輸入信號 ui 在過零前后，輸出信號出現(xiàn)的失真稱為交越失真。,乙類放大的特點(diǎn)： 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零； 每管導(dǎo)通時間等于半個周期； 存在交越失真。,二、最大輸出功率及效率的計算

5、,假設(shè) ui 為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導(dǎo)通時均能飽和，此時輸出達(dá)到最大值。,若忽略晶體管的飽和壓降，則負(fù)載（RL)上的電壓和電流的最大幅值分別為：,負(fù)載上得到的最大功率為：,電源提供的直流平均功率計算：,每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:,VCC1 =VCC2 =VCC,兩個電源提供的總功率為：,最大效率為：,三、電路的改進(jìn),1. 克服交越失真,交越失真產(chǎn)生的原因： 在于晶體管特性存在非線性，ui UT 時晶體管截止。,克服交越失真的措施：電路中增加 R1、D1、D2、R2支路。,靜態(tài)時: T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、 D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀

6、態(tài)；,動態(tài)時：設(shè) ui 加入正弦信號。正半周時T2 截止，T1 基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周時T1截止，T2 進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。,甲乙類放大的波形關(guān)系：,特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流 ICQ 、IBQ 。每管導(dǎo)通時間大于半個周期，基本不失真。,為更換好地和T1、T2兩發(fā)射結(jié)電位配合，克服交越失真，電路中的D1、D2兩二極管可以用UBE電壓倍增電路替代。,2. UBE電壓倍增電路,圖中B1、B2分別接T1、T2的基極。假設(shè)I IB，則,合理選擇R1、R2 的大小，B1、B2間便可得到 UBE 任意倍數(shù)的電壓。,3. 電路中增加復(fù)合管,增加復(fù)合管的目的是：擴(kuò)大電流的驅(qū)動能力。,復(fù)合

7、管的構(gòu)成方式：,方式一：,方式二：, 1 2,晶體管的類型由復(fù)合管中的第一只管子決定。,改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：,T1：電壓推動級,T2、R1、R2： UBE倍增電路,T3、T4、T5、T6： 復(fù)合管構(gòu)成的輸出級,第4級：互補(bǔ)對稱射極跟隨器,第3級：單管放大器,集成運(yùn)放內(nèi)部的功率放大器,4.2.2 無輸出變壓器的互補(bǔ)對稱功放電路（OTL）,一、特點(diǎn),1. 單電源供電；,2. 輸出加有大電容。,二、靜態(tài)分析,令：,則 T1、T2 特性對稱,三、動態(tài)分析,設(shè)輸入端在 0.5VCC 直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號。,時，T1導(dǎo)通、T2截止；,若輸出電容足夠大，UC 基本保持在 0.5VCC ，

8、負(fù)載上得到的交流信號正負(fù)半周對稱，但存在交越失真。,四、輸出功率及效率,若忽略交越失真的影響，且 uI 幅度足夠大。則：,實用的OTL互補(bǔ)輸出功放電路,調(diào)節(jié)R，使靜態(tài)UAQ=0.5VCC,D1、D2 使b1 和b2 之間的電位差等于2個二極管正向壓降，克服交越失真。,Re1、Re2 ：電阻值12，射極負(fù)反饋電阻，也起限流保護(hù)作用。,4.4 集成功率放大器,特點(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、工作可靠、使用方便等。,集成功放LM384：,生產(chǎn)廠家：美國半導(dǎo)體器件公司,電路形式：OTL,輸出功率：8負(fù)載上可得到5W功率,電源電壓：最大為28V,集成功放 LM384管腳說明:,14 電源端（ Vcc）,3、4、5、7 接地端（ GND） 10、11、12 接地端（GND）,2、6 輸入端 （一般2腳接地）,8 輸出端 （經(jīng)500 電容接負(fù)載）,1 接旁路電容（5 ）,9、13 空腳（NC）,集成功放 LM384 外部電路典型接法：,調(diào)節(jié)音量,電源濾波電容,外接旁