第九章功率放大电路1.ppt

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1、9.1 概述 功率放大电路是一种以输出较大功率为主要目的的放大电路。主要指标：输出功率；效率；非线性失真。电压放大器一般工作在甲类，三极管360导电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的效率不高，理论上不超过25%。9.2 乙类互补功率放大电路9.2.1 三极管的工作状态9.2.2 乙类互补功率放大电路 的工作原理 9.2.1 三极管的工作状态 三极管根据导通时间可分为如下四个状态 甲类-三极管360导电；甲乙类-三极管180360导电 乙类-三极管180导电 丙类-三极管180导电甲乙类180360导电乙类180导电 图17.01 三极管的四种工作状态丙类180导电甲类360导电9.2.2

2、 乙类互补功率放大电路的工作原理（1）电路组成 乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。图17.02 乙类互补功率放大电路及波形（2）工作原理 当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负 载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不

3、失真波形。动画17-1互补功率放大图解 严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。如图17.03所示。图17.03 交越失真动画17-2交越失真及克服 为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图17.04所示。(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置 （3）参数计算1最大不失真输出功率最大不失真输出功率Pomax 设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为 直流电源提供的功率为半个正弦波的平

4、均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直流电源功率PV的表达式推导如下2 2电源功率电源功率PV 即PV Vom。当Vom趋近VCC时，显然PV 近似与电源电压的平方成比例。3 3三极管的管耗三极管的管耗P PT T 电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然 将PT画成曲线，如图17.05所示。图17.05 乙类互补功放电路的管耗对一只三极管4 4效率效率当Vom=VCC 时效率最大，=/4=78.5。9.3其它类型互补功率放大电路 除了双电源的标准互补功率放大电路外，除了双电源的标准互补功率放大电路外，还有一些其它类型的互

5、补功率放大电路。还有一些其它类型的互补功率放大电路。9.3.1 单电源互补功率放大电路单电源互补功率放大电路9.3.2 采用复合管的互补功率放大电路采用复合管的互补功率放大电路 9.3.1 单电源互补功率放大电路 当电路对称时，输出端的静态电位等于当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC/2。为了使负载上仅获得交流为了使负载上仅获得交流信号，用一个电容器串联信号，用一个电容器串联在负载与输出端之间。这在负载与输出端之间。这种功率放大电路也称为种功率放大电路也称为OTL互补功率放大电路互补功率放大电路。电容器的容量由放大电路电容器的容量由放大电路的下限频率确定，即的下限频率确定，即 LL21fR

6、C 图17.07单电源OTL 互补功率放大电路动画17-4完整OTL 9.3.2 采用复合管的互补功率放大电路复合管有四种形式：复合管有四种形式：复合管的极性由前面的一个三极管决定。图17.08 四种类型的复合管 1)指出图中放大电路部分；指出图中放大电路部分；2)说明电路中是否引入了级间反馈；说明电路中是否引入了级间反馈；3)说明说明D1D3和和RW的作用；的作用；4)负载电阻上可能获得的最大输出功率和效率；负载电阻上可能获得的最大输出功率和效率；5)说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；6)说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。说明哪些

7、元件构成过流保护电路及其原理。例题例题读图：第二代集成运放F007（见P225）*9.3.3 集成功率放大器 集成功率放大器广泛用于音响、电视和集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的驱动方面。集成功放是在集成运算小电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互补输出级后，加入互补功率放大器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。大多数集成功率放大器实输出级而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集成运算放大大器。它的使用方法原则上与集成运算放大器相同。器相同。特点：特点：工作可靠、使用

8、方便。只需在器件外部适当工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。连线，即可向负载提供一定的功率。集成功放集成功放LM384：生产厂家：生产厂家：美国半导体器件公司美国半导体器件公司电路形式：电路形式：OTL输出功率：输出功率：8 负载上可得到负载上可得到5W功率功率电源电压：电源电压：最大为最大为28V 集成功放集成功放 LM384管脚说明管脚说明:)12345 6789101112131414-电源端（电源端（Vcc）3、4、5、7-接地端（接地端（GND）10、11、12-接地端（接地端（GND）2、6-输入端输入端 （一般（一般2脚接地）脚接地）8-输出端输

9、出端 （经（经500 电容接负载）电容接负载）1-接旁路电容（接旁路电容（5 ）9、13-空脚（空脚（NC）集成功放集成功放 LM384 外部电路典型接法：外部电路典型接法：500-+0.1 2.7 8146215 Vccui8 调节音量调节音量电源滤波电容电源滤波电容外接旁路电容外接旁路电容低通滤波低通滤波,去除高频噪声去除高频噪声输入信号输入信号输出耦合大电容输出耦合大电容 集成功放使用时不能超过规定的极限参集成功放使用时不能超过规定的极限参数，极限参数主要有数，极限参数主要有功耗功耗和和最大允许电源电最大允许电源电压压。集成功放要加有足够大的散热器，保证。集成功放要加有足够大的散热器，保

10、证在额定功耗下温度不超过允许值。集成功放在额定功耗下温度不超过允许值。集成功放一般允许加上较高的工作电压，但许多集成一般允许加上较高的工作电压，但许多集成功放可以在低电压下工作，适用于无交流供功放可以在低电压下工作，适用于无交流供电的场合，此时集成功放电源电流较大，非电的场合，此时集成功放电源电流较大，非线性失真也较大。线性失真也较大。*9.3.4 BTL互补功率放大电路 BTL互补功率放大电路方框图如图互补功率放大电路方框图如图17.09所所示。它是由两路功率放大电路和反相比例电路示。它是由两路功率放大电路和反相比例电路组合而成，负载接在两输出端之间。两路功率组合而成，负载接在两输出端之间。

11、两路功率放大电路的输入信号是反相的，所以负载一端放大电路的输入信号是反相的，所以负载一端的电位升高时，另一端则降低，因此负载上获的电位升高时，另一端则降低，因此负载上获得的信号电压得的信号电压要增加一倍。要增加一倍。BTL放大电路放大电路输出功率较大，输出功率较大，负载可以不接负载可以不接地。地。图17.09 BTL互补功放电路方框图BTL电路工作原理电路工作原理 输入电压的正半周：输入电压的正半周：VCC T1 RL T4地地输入电压的负半周：输入电压的负半周：VCC T2 RL T3地地OTL电路：电路：单电源供电，效率较高，低频特性差。OCL电路：电路：双电源供电，效率较高，低频特性好。

12、BTL电路：电路：单电源供电，效率较低，低频特性好。例题：例题：图示各电路属于哪种功放？图示各电路属于哪种功放？+24VuiRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差动放大级差动放大级反馈级反馈级偏置电路偏置电路共射放大级共射放大级UBE倍增倍增电路电路恒流源恒流源负载负载准互补功放级准互补功放级保险管保险管负载负载实用的实用的OCL准互补功放电路：准互补功放电路：p478RC低通低通精品课件精品课件！精品课件精品课件！双通道功率放大电路是用于立体声音响设备的功率放大电路，一般有专门的集成功率放大器产品。它有一个左声道功放和一个右声道功放，这两个功放的技术指标是相同的，需要在专门的立体声音源下才能显现出立体声效果。有的高级音响设备一个声道分成二、三个频段放大，有相应的低频段、中频段和高频段放大器。*9.3.5 双通道功率放大电路