(精品)8功率放大电路 (2).ppt

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1、18.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题8.3 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路 8.4 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路*8.5 集成功率放大器集成功率放大器8.2 射极输出器射极输出器u 甲甲乙类双电源互补对称电路乙类双电源互补对称电路u 甲甲乙类单电源互补对称电路乙类单电源互补对称电路2q 掌握功率放大电路的构成与原理掌握功率放大电路的构成与原理38.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题1.功率放大电路的主要作用功率放大电路的主要作用用用作作放放大大电电路路的的输输出出级级，以以驱驱动动执执行行机机构构。如如使使扬扬声声器器发

2、声、继电器动作、发声、继电器动作、仪表指针偏转等仪表指针偏转等。例例1：扩音系统扩音系统执行机构执行机构功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取4例例2：温度控制温度控制R1-R3:标准电阻标准电阻Va:基准电压基准电压Rt:热敏电阻热敏电阻A：电压放大器电压放大器RtTVOTVbVO1R1aR2voVsc+R3Rt 功功 放放b温控室温控室A+-vo1加加热热元元件件58.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题2.功率放大电路的主要特点功率放大电路的主要特点 功功率率放放大大电电路路是是一一种种以以输输出出较较大大功功率率为为目目的的的的放放大大电电路路。因因此此，要要求求

3、同同时时输输出出较较大大的的电电压压和和电电流流。管管子子工工作作在在接接近近极极限限状状态。态。一般直接驱动负载，带负载能力要强。一般直接驱动负载，带负载能力要强。68.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题3.要解决的问题要解决的问题(1)要求要求输出功率输出功率PO尽可能的大尽可能的大。功放电路中电流、。功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值过晶体管的极限值:ICM 、UCEM 、PCM。ICMPCMUCEMIcuce78.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题3.要解决的问题要解决的问题(2)

4、电流、电压信号比较大，必须注意电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真防止波形失真。(3)电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。即注意线路上的损失。即注意提高电路的效率（提高电路的效率（）。Pomax:负载上得到的交流信号功率。负载上得到的交流信号功率。PV：电源提供的直流功率。电源提供的直流功率。(4)管子的保护管子的保护。88.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题4.提高效率的途径提高效率的途径F 降低静态功耗，即减小静态电流。降低静态功耗，即减小静态电流。95.三种工作状态三种工作状态 根根据据功功放放管管在在

5、正正弦弦信信号号整整个个周周期期内内的的导导通通情情况况，可可将将其其工工作状态分为：甲类放大、乙类放大、甲乙类放大三种状态。作状态分为：甲类放大、乙类放大、甲乙类放大三种状态。甲类放大甲类放大：放大电路的输出没有失真的工作方式。放大电路的输出没有失真的工作方式。特点特点：管子导通角管子导通角 2，静态电流大于零，管耗大，静态电流大于零，管耗大，效效 率低，用于小信号放大和驱动极。率低，用于小信号放大和驱动极。工作点位置工作点位置电流波形电流波形10乙类放大乙类放大：晶体管只在半个周期内工作的方式晶体管只在半个周期内工作的方式。工作点位置工作点位置电流波形电流波形特点特点：管子导通角管子导通角

6、 ，静态电流等于零，管耗，静态电流等于零，管耗 小，效率高，用于功率放大电路。小，效率高，用于功率放大电路。5.三种工作状态三种工作状态11甲乙类放大甲乙类放大：两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式。两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式。工作点位置工作点位置电流波形电流波形特点特点：管子导通角管子导通角 2 ，静态电流很小，可提高效率、，静态电流很小，可提高效率、减小非线性失真，用于功率放大电路。减小非线性失真，用于功率放大电路。5.三种工作状态三种工作状态丙类放大丙类放大：导通角小于导通角小于18012?用哪种组态的电路作功率放用哪种组态的电路作功率放用哪种组态的电路作功率放用哪种组

7、态的电路作功率放大电路最合适？大电路最合适？大电路最合适？大电路最合适？5.三种工作状态三种工作状态静态工作点对工作状静态工作点对工作状静态工作点对工作状静态工作点对工作状态的影响：态的影响：态的影响：态的影响：提高效率的途径提高效率的途径：为了提高效率，应尽量降低功放管的静态为了提高效率，应尽量降低功放管的静态工作点，使静态电流很小或为零，使电路工作在乙类或甲乙工作点，使静态电流很小或为零，使电路工作在乙类或甲乙类，但这样（对于单管电路来说）将使输出波形失真很大。类，但这样（对于单管电路来说）将使输出波形失真很大。解决矛盾的方法是，采用解决矛盾的方法是，采用互补对称互补对称或或推挽式推挽式功

8、率放大电路功率放大电路。13 互补对称功放的类型互补对称功放的类型 无输出变压器形式无输出变压器形式 （OTL电路）电路）无输出电容形式无输出电容形式 （OCL电路）电路）OTL:Output TransformerLessOCL:Output CapacitorLess互补对称互补对称：电路中采用两支晶体管，电路中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特性一致。各一支；两管特性一致。类型：类型：148.3 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路1.电路组成电路组成1)由由NPN型、型、PNP型三极型三极管构成两个对称的射极管构成两个对称的射极输出器对接而成。静态输出

9、器对接而成。静态时管子不取电流，有信时管子不取电流，有信号时，号时，T1和和T2轮流导电，轮流导电，组成推挽式电路。组成推挽式电路。2)双电源供电。双电源供电。3)输入输出端不加隔直电容。输入输出端不加隔直电容。所以称为所以称为OCL电路。电路。158.3 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路2.工作原理工作原理2）动态时：）动态时：1）静态时：）静态时：vi=0V T1、T2均不工作均不工作 vo=0Vvi 0VT1截止，截止，T2导通导通vi 0VT1导通，导通，T2截止截止iL=ic1;iL=ic2T1、T2两个晶体管都只在半个周期两个晶体管都只在半个周期内工作，

10、工作在内工作，工作在乙类放大乙类放大方式。方式。因此，不需要隔直电容。因此，不需要隔直电容。163.分析计算分析计算（1）最大不失真输出功率）最大不失真输出功率Pomax实际输出功率实际输出功率Po：负载上得到的最大负载上得到的最大功率功率Pom为：为：T1、T2饱饱和和导导通通时时输输出出达达到到最最大大值值。则则负负载载（RL)上上的的电电压压和电流的最大幅值分别为：和电流的最大幅值分别为：173.分析计算分析计算单个管子在半个周期内的管耗单个管子在半个周期内的管耗（2）管耗）管耗PT两管管耗两管管耗183.分析计算分析计算（3）电源供给的功率）电源供给的功率PV（4）效率）效率 直流电源

11、供给的功率直流电源供给的功率Pv包括负载得到包括负载得到的信号功率和的信号功率和T1、T2消耗的功率。消耗的功率。当输出电压幅值最大时当输出电压幅值最大时电源供给的功率最大：电源供给的功率最大：当输出电压幅值最大时当输出电压幅值最大时效率最高：效率最高：194.功率与输出幅度的关系功率与输出幅度的关系201最大管耗和最大功率的关系最大管耗和最大功率的关系管耗管耗PT是输出电压幅值是输出电压幅值Vom的函数，因此用求极值的方法求：的函数，因此用求极值的方法求：令令则则故故此时具有最大管耗：此时具有最大管耗：最大管耗和最大输出功率之间的关系就最大管耗和最大输出功率之间的关系就是乙类互补对称电路选择

12、管子的依据。是乙类互补对称电路选择管子的依据。8.3.3 功率功率BJT的选择的选择218.3.3 功率功率BJT的选择的选择2功率功率BJT的选择的选择若想得到最大输出功率，若想得到最大输出功率，BJT的参数必须满足条件：的参数必须满足条件：1每只每只BJT的最大允许管耗的最大允许管耗PCM必须大于必须大于 Pt1m 0.2Pom；2管子的管子的|V(BR)CEO|2VCC；3通过通过BJT的最大集电极电流不低于其的最大集电极电流不低于其ICM。22乙类放大的特点及存在的问题乙类放大的特点及存在的问题(1)静态电流静态电流 ICQ、IBQ等于零；等于零；(2)每管导通时间等于半个周期每管导通

13、时间等于半个周期；(3)存在存在交越失真交越失真。23交越失真：交越失真：由于没有直流偏置，由于没有直流偏置，iB必须在必须在|vBE|大于门坎电压时才大于门坎电压时才有变化，输入信号有变化，输入信号 vi在过零前后，在过零前后，输出信号便会出现失真，这种失输出信号便会出现失真，这种失真称为交越失真。真称为交越失真。24乙类互补对称电路存在的问题乙类互补对称电路存在的问题实际测试波形实际测试波形258.4.1 甲甲乙类双电源互补对称电路乙类双电源互补对称电路1.静态偏置静态偏置设设T3已有合适已有合适的静态工作点的静态工作点T1、T2两管发射结电位两管发射结电位分别为二极管分别为二极管D1、D

14、2的的正向导通压降，致使两正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态。管均处于微弱导通状态。克服了交越失真。克服了交越失真。由于电路对称，静态时由于电路对称，静态时262.动态工作情况动态工作情况设设vi 为正弦信号。负半周为正弦信号。负半周 T2 截止，截止，T1 基极电位进一基极电位进一步提高，进入良好的导通步提高，进入良好的导通状态；正半周状态；正半周T1截止，截止，T2 进入良好的导通状态。进入良好的导通状态。T1和和T2工作在工作在甲乙类甲乙类放大状放大状态。可进行线性放大。态。可进行线性放大。?在输入信号的整个周期内，两二极管是否在输入信号的整个周期内，两二极管是否在输入信号的整个周

15、期内，两二极管是否在输入信号的整个周期内，两二极管是否会出现反向偏置状态？会出现反向偏置状态？会出现反向偏置状态？会出现反向偏置状态？8.4.1 甲甲乙类双电源互补对称电路乙类双电源互补对称电路27甲乙类双电源互补对称电路的静态工甲乙类双电源互补对称电路的静态工作电流虽不为零，但仍然很小，因此作电流虽不为零，但仍然很小，因此对它的性能指标仍可用乙类互补对称对它的性能指标仍可用乙类互补对称电路的公式近似进行计算。电路的公式近似进行计算。3.性能指标性能指标288.4.2 甲甲乙类单电源互补对称电路乙类单电源互补对称电路1.静态偏置静态偏置 调整调整R1、R2阻值阻值的大小，可使的大小，可使此时电

16、容上电压此时电容上电压该电路的输出通过大该电路的输出通过大电容电容C与负载耦合，而与负载耦合，而不用变压器，因而称不用变压器，因而称为为OTL电路。电路。298.4.2 甲甲乙类单电源互补对称电路乙类单电源互补对称电路2.动态工作情况动态工作情况?在怎样的条件下，电容在怎样的条件下，电容在怎样的条件下，电容在怎样的条件下，电容C C才可充当负电源的角色？才可充当负电源的角色？才可充当负电源的角色？才可充当负电源的角色？在在信信号号的的负负半半周周，T1导导通通，电电流流流流过过RL，同同时时向向C充充电电；在在信信号号的的正正半半周周，T2导导通通，已已充充电电的的C起起着着电电源源VCC的的

17、作作用，通过用，通过RL放电。放电。308.4.2 甲甲乙类单电源互补对称电路乙类单电源互补对称电路采用单电源的互补对称电路，由于加采用单电源的互补对称电路，由于加在每个管子的工作电压不是原来的在每个管子的工作电压不是原来的VCC，而是而是VCC2，所以计算所以计算PO、PT、PV和和PTM的公式中，的公式中，VCC须用须用VCC2替换。替换。3.性能指标性能指标318.4.2 甲甲乙类单电源互补对称电路乙类单电源互补对称电路将将K点通过电阻分压器点通过电阻分压器（R1、R2）与前置放与前置放大电路的输入端相连，大电路的输入端相连，以引入负反馈，使以引入负反馈，使K点点趋于稳定。趋于稳定。4.

18、工作点的稳定工作点的稳定32 1.功率放大电路的主要特点和要解决的主要问功率放大电路的主要特点和要解决的主要问题是什么？题是什么？2.哪种组态的放大电路作为功率放大电路较合哪种组态的放大电路作为功率放大电路较合适？为什么？适？为什么？3.提高功率放大电路效率的思路是什么？提高功率放大电路效率的思路是什么？4.单从效率的角度来考虑，哪种工作方式的功单从效率的角度来考虑，哪种工作方式的功放效率最高？放效率最高？5.乙类工作方式存在的突出矛盾是什么？乙类工作方式存在的突出矛盾是什么？6.什么是交越失真？其产生的原因是什么？什么是交越失真？其产生的原因是什么？如何克服？如何克服？33作业：作业：8.1.1，8.3.234