第六章功率放大电路精选文档.ppt

第六章功率放大电路本讲稿第一页，共二十二页6.1.1对功率放大器的要求对功率放大器的要求6.1功率放大概念功率放大概念2放大器的效率要高放大器的效率要高功率放大器的效率功率放大器的效率 ：1输输出足出足够够的功率的功率。在在保保证证功功率率管管安安全全工工作作的的前前提提下下，功功率率放放大大器器的的最最大大输输出出功功率率受受到到允许失真的限制，允许失真越小，最大输出功率也越小。允许失真的限制，允许失真越小，最大输出功率也越小。；P0功率放大器的交流输出功率。功率放大器的交流输出功率。Pd功率放大器的直流电源提供的直流功率。功率放大器的直流电源提供的直流功率。效率与放大器的种类有关，种类不同，效率也不同。效率与放大器的种类有关，种类不同，效率也不同。本讲稿第二页，共二十二页6.1功率放大概念功率放大概念 3失真要小失真要小（1）加散热措施以控制结温）加散热措施以控制结温（2）加保护电路以保护功率管）加保护电路以保护功率管由由于于功功率率放放大大器器工工作作在在大大信信号号状状态态，功功放放管管的的电电压压、电电流流变变化化幅幅度度大大，超超出出晶晶体体管管特特性性曲曲线线的的线线性性范范围围，产产生生非非线线性性失失真真，严严重重时时还还将将产产生生幅幅度度失失真真，如如图图（a）所所示示。在在常常用用的的乙乙类类推推挽挽功功率率放放大大器器中中，还还会会产产生生交交越越失失真真。如如图图（b）所示。）所示。4功率管要安全工作功率管要安全工作本讲稿第三页，共二十二页1功率放大器的种功率放大器的种类类6.1.2功率放大器的种类和型式功率放大器的种类和型式（1）甲甲类类：Q 点点在在放放大大区区的的中中间间部部位位。当当输输入入正正弦弦信信号号时时，功功放管在一个信号周期内均放管在一个信号周期内均导导通。通。（2）乙乙类类：Q 点点在在放放大大区区与与截截止止区区的的交交界界处处。当当输输入入正正弦弦信信号时，功放管在一个信号周期内半周导通，半周截止。号时，功放管在一个信号周期内半周导通，半周截止。（3）甲甲乙乙类类：Q 点点位位置置略略高高于于乙乙类类，但但低低于于甲甲类类。当当输输入入正弦信号时，功放管导通大于半周。正弦信号时，功放管导通大于半周。6.1功率放大概念功率放大概念本讲稿第四页，共二十二页2功率放大器的功率放大器的电电路型式路型式（1）单单管管功功率率放放大大器器一一个个功功放放管管，工工作作在在甲甲类类，功功放放管管与与输输入信号源，功放管与入信号源，功放管与输输出出负载负载，都采用，都采用变压变压器耦合器耦合电电路。路。（2）推推挽挽功功率率放放大大器器两两个个配配对对功功放放管管，工工作作在在甲甲类类或或乙乙类，输入输出负载都采用变压器耦合电路。类，输入输出负载都采用变压器耦合电路。（3）互互补补对对称称式式推推挽挽功功率率放放大大器器两两个个配配对对功功放放管管，工工作作在在甲类或乙类，无输入输出变压器，故称为甲类或乙类，无输入输出变压器，故称为 OTL电路。电路。6.1功率放大概念功率放大概念本讲稿第五页，共二十二页6.2.1双电源互补对称电路双电源互补对称电路6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理1电电路基本路基本结结构构图图（a）是双）是双电电源互源互补对补对称称电电路的基本形式，路的基本形式，简简称称 OCL电电路。路。特点：特点：（1）V1：NPN。V2：PNP。V1 V2互补对称。互补对称。（2）两两个个晶晶体体管管特特性性对对称称，都都工作在乙工作在乙类类状状态态。本讲稿第六页，共二十二页2工作原理工作原理（2）输输入入信信号号到到达达电电路路输输入入端端时时（1）vi=0 时时，V1V2 截截止止，iC1=iC2=0 两两管管均均无无偏偏置置，两两管管基基极极电电流均流均为为零而截止。零而截止。vi 0，V1 导导通通，V2 截截止止。RL 上上得得到到被被放放大大的的正正半半周周电电流流信信号，如号，如图图（b）实线实线所示。所示。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第七页，共二十二页在在一一个个周周期期内内，两两管管轮轮流流导导通通，负负载载上上得得到到一一个个完完整整的的正正弦弦波。波。互互补补对对称称电电路路：若若、两两管管对对称称（值值和和饱饱和和压压降降等等参参数数一一致致）且且交交替替工工作作，互互为为补补充充，这这种种电电路路称称为为互互补补对对称称电电路路。单单电电源源供供电电的的 OCL 电电路路又又称称 OTL 电电路路，但但该该电电路路与与输输出出回回路路中中需需要要有有一一个个大大的的电电解解电电容来替代另一个容来替代另一个电压电压。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第八页，共二十二页3实用实用 OCL 电路电路（1）上上述述波波形形在在输输出出波波形形正正负负半半周周的的交交界界处处造造成成的的波波形形失失真，称交越失真。如真，称交越失真。如图图所示。所示。产产生原理：功率管存在生原理：功率管存在导导通通电压电压。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第九页，共二十二页（2）实用电路）实用电路思思考考题题：用用电电阻阻取取代代 VD4如如何？即何？即 VD4 的作用是什么？的作用是什么？使使两两管管处处于于甲甲乙乙类类工工作作状状态态，即即微微导导通通状状态态，由由于于R1、VD4 的的存存在在，只只要要偏偏置置合合适适，它它即即可可相相互互补补偿偿，消消除除交交越越失失真真，在在负负载载上得到不失真的正弦波。上得到不失真的正弦波。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第十页，共二十二页1基本基本电电路路6.2.2单电源互补对称电路单电源互补对称电路与与 OCL 电电路路相相比比，省省去去了了负负电电源源，输输出出端端加加接接了了一一个个大容量大容量电电容器。容器。特点：特点：6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第十一页，共二十二页 v1 0 0，V1 截截止止，V2 导导通通。RL 上上得得到到被被放放大大的的负负半周电流信号，半周电流信号，C 放电。放电。v1 0 0，V1 导导通通，V2 截截止止。RL 上上得得到到被被放放大大的的正正半半周周电流信号，电流信号，C 充电。充电。在在一一个个周周期期内内，两两只只管管子子轮轮流流放放大大正正负负半半周周电电流流信信号号，实实现现完完整整周周期波形。电容期波形。电容 C 不仅耦合输出信号，还起到负电源的作用。不仅耦合输出信号，还起到负电源的作用。2工作原理工作原理6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第十二页，共二十二页3实用电路实用电路V1：激激励励级级，向向 V2、V3 组组成成的的互互补补对对称称电电路提供激励信号。路提供激励信号。R1：为为 V1 的的偏偏置置电电阻阻，与与输输出出端端相相连连，起起交交、直直流流负负反反馈馈作作用。用。C1、R3：组组成成具具有有升升压压功功能能的的自自举举电电路路。只只要要 C1 足足够够大大，其其上上交交流流电电压压很很小小，因因而而 C 点点电电位位跟跟随随输输出出 O 点点电电位位而而变变化化，相相当当于于 V1 管管的的电电流流供供电电压电电压自自动动升高，确保升高，确保 V1 管管输输出足出足够够的激励的激励电压电压。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第十三页，共二十二页4采用复合管的采用复合管的 OTL 电电路路（1）复复合合管管：指指用用两两只只或或多多只只三三极极管管按按一一定定规规律律的的组组合合，等等效成一只三极管。如效成一只三极管。如图图所示。所示。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第十四页，共二十二页复合管复合管组织组织的原的原则则：保保证证参参与与复复合合的的每每只只管管子子三三个个电电极极的的电电流流按按各各自自的的正正确确方方向向流流动。动。复合管的复合管的类类型取决于前一只管子。型取决于前一只管子。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第十五页，共二十二页复复合合管管提提高高了了电电流流放放大大倍倍数数，增增大大了了穿穿透透电电流流，稳稳定定性性变变差差。改改进进电电路路如如图图所示。所示。由由两两只只三三极极管管组组成成的的复复合合管管的的电电流流放放大大倍倍数数约约为为两两只只管管子子电电流流放放大大倍倍数数系数的乘系数的乘积积。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理本讲稿第十六页，共二十二页V3、V5：组组成成 PNP 管管。V2、V4：组组成成 NPN 管。管。R9、R10：负负反反馈馈电电阻阻，用用于于稳稳定定工工作作点点和和减减小小失失真；真；C3、C6：消消振振电电容容，消消除除电电路可能路可能产产生的自激；生的自激；C2、C6：组组成自成自举电举电路。路。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理（2）实实用用电电路路复合管的复合管的 OTL 实实用用电电路如路如图图所示。所示。本讲稿第十七页，共二十二页6.3.1集成功放器件的性能及主要参数集成功放器件的性能及主要参数它它是是带带散散热热片片的的 14 脚脚双双排排直直插插式式塑塑料料封封装装结结构。构。4100 系列集成电路引脚分布及符号如图所示。系列集成电路引脚分布及符号如图所示。（1）外形图与引出脚）外形图与引出脚14100 系列音频功放集成电路系列音频功放集成电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用本讲稿第十八页，共二十二页（2）典型工作电压）典型工作电压引引脚脚工工作作电电压压的的典典型型值值如如表表所所示示。在在使使用用中中，测测量量引引脚脚的的直直流流电电压，再与其典型值比较，是判断集成电路工作是否正常的有效方法。压，再与其典型值比较，是判断集成电路工作是否正常的有效方法。（1）STK4101 系列功放厚膜集成电路简介系列功放厚膜集成电路简介STK4101 系系列列音音响响集集成成电电路路广广泛泛应应用用于于组组合合音音响响中中作作立立体体声声功功率率放放大大。具具有有输输出出功功率率大大、失失真真小小、性性能能稳稳定定、精精度度高高、耐耐热热性性好好、外围电路简单等优点。电路参数可参考表。外围电路简单等优点。电路参数可参考表。（2）STK4145 音响厚膜集成电路音响厚膜集成电路2STK4101 系列功放厚膜集成电路系列功放厚膜集成电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用本讲稿第十九页，共二十二页1用用 DG4100 集成电路组成的集成电路组成的 OTL 功率放大电路功率放大电路6.3.2集成功放的典型应用电路集成功放的典型应用电路该该应应用用电电路路可可作作为为收收音音机机的的整整个个低低频频放放大大和和功功率率放放大大电电路路，其其输输入入端端可可直直接接与与收收音音机机的的检检波波输输出出端端相相接接。4100 系系列列集集成成电电路路还还可可作作为为收收录录机、机、电电唱机等的功率放大唱机等的功率放大电电路。路。6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用本讲稿第二十页，共二十二页用用 STK4145 厚厚膜膜集集成成电电路路组组成成的的立立体体声功放电路如图所示。声功放电路如图所示。2用用 STK4145 厚膜集成电路组成的立体声功放电路厚膜集成电路组成的立体声功放电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用本讲稿第二十一页，共二十二页本章小结本章小结1功功率率放放大大器器的的要要求求：（1）输输出出足足够够的的功功率率；（2）放放大大器器的的频频率率要要高；（高；（3）失真要小；（）失真要小；（4）功率管要安全工作。）功率管要安全工作。3OTL 电电路路输输出出端端不不用用电电容容耦耦合合，低低频频特特性性优优良良，在在高高保保真真的的音音响响设备设备中广泛中广泛应应用。用。2功功率率放放大大器器的的种种类类很很多多，目目前前应应用用较较广广泛泛的的是是无无变变压压器器耦耦合合的的推推挽挽功率放大器，常见的有功率放大器，常见的有 OTL 和和 OCL。本讲稿第二十二页，共二十二页