模拟电子技术基础PPT电子课件教案-第5章功率放大电路(3).ppt

第五章 功率放大电路,返回,对你的期望,1、熟练掌握功放的特点、互补对称功放的工作原理、输出功率及效率的计算；,2、理解功放中有关概念：交越失真；,3、集成功放的应用；,5.1 功率放大电路的一般问题,5.3 甲乙类互补对称功率放大电路,*5.4 集成功率放大器,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,5.2 乙类互补对称功率放大电路,第五章 功率放大电路,5.1 功率放大电路的一般问题,功率放大器的作用： 用作放大电路输出级，驱动执行机构。,例： 扩音系统,如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。,功率放大电路：,向负载提供功率的放大电路。,1. 功率放大电路的作用,5.1 功率放大电路的一般问题,. 功率放大电路与电压放大电路的区别,1）交直共存,和电压放大电路本质相同,2）直流能量被转换为交流能量,和电压放大电路不同,提供大输出功率,输入大信号，信号动态范围大，静态电流接近于0,图解法,1）任务,2）工作特点,3）分析方法,4）动态指标,po、pt、等,提高信号幅度,输入小信号，信号动态范围小，有一定静态电流,图解法、小信号法,av、ri、ro等,电压放大电路,功率放大电路,. 功率放大电路的特殊问题,效率要高,失真要小,散热要好,5.1 功率放大电路的一般问题,功率要大,. 放大电路工作状态分类,乙类：,甲类：,甲乙类： 2,有直流基础，bjt静态导通,=,无直流基础，bjt静态截止,整个周期都有 ，功 率管的导电角= 2。,讨论：哪种状态电路作压放最合适?哪种作功放最合适？,. 甲类功率放大电路分析,三极管的静态功耗：,若,5.1 功率放大电路的一般问题,动态功耗,（当输入信号ui时）,放大电路向电阻性负载提供的输出功率,在输出特性曲线上，正好是三角形abq的面积，这一三角形称为功率三角形。,要想po大，就要使功率三角形的面积大，即必须使vom 和iom 都要大。,最大输出功率,5.1 功率放大电路的一般问题,电源提供的功率,此电路的最高效率,甲类功率放大器存在的缺点：,输出功率小 静态功率大，效率低,. 提高效率的途径,降低静态功耗， 即减小静态电流。,5.1 功率放大电路的一般问题,讨论：如何解决效率和失真的关系?,ui 0v, t2导通,ui 0v, t2截止,ui 0v, t1截止,ui 0v, t1导通,5.1 功率放大电路的一般问题,5.3 甲乙类互补对称功率放大电路,*5.4 集成功率放大器,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,5.2 乙类互补对称功率放大电路,第五章 功率放大电路,5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路,1. 电路组成,互补对称：电路中采用两个晶体管：npn、pnp各一支；两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。这个电路也称为无输出电容形式（ ocl电路）,静态时：,ui = 0v ic1、ic2均=0（乙类工作状态） uo = 0v,动态时：,ui 0v,t1截止，t2导通,ui 0v,t1导通，t2截止,il= ic1 ;,il=-ic2,注意：t1、t2两个晶体管都只在半个周期内工作。,5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路,2. 工作原理,3.分析计算：,设t1、t2为理想bjt，忽略vbe的影响。,计算po、pt、pv、,po = vo io = vo2 / rl,= vom2 /(2rl）,结论：,最大输出功率：pom = vom(max)2 /(2rl),若： vcc v ces,其中： vom(max） = vcc -vces,则： pomax = vcc2 /(2rl),（1） 输出功率po,pt = pt1 + pt2, pt1 = pt2, pt = 2pt1 =2 pt2,2 管耗pt,？,3 直流电源供给功率 pv,结论：,结论：,4 效率：,4、最大管耗与输出功率关系：,产生pt1max,=0.2 pomax,(选管依据）,2,2,最大管耗：,保证bjt工作在安全区：,1) pcm pt1max = 0.2 pomax,2) icm ic1max = vcc / rl,3) v(br)ceo 2vcc,并注意保证足够的余量,5.功率bjt选择原则：,5. 2 乙类互补对称功放,例：功放电路， 电源为vcc=12v，负载rl=8， bjt参数：icm=2a、pcm=5w、v（br）ceo=30v 试求： （1）最大输出功率pom；并检验所给bjt是 否能安全工作？ （2）电路在=0.6时的输出功率po。,m,解：（1）最大输出功率 pomax = vcc2 /(2rl) = (12)2 /(2*8)=9w,最大集电极电流为 vcc /rl= 12/8=1.5aicm 承受最大反压 vce = 2*vcc =24v v（br）ceo 最大管耗 pt1 = 0.2 pomax =1.8wpcm,都小于极限参数，所以能工作在安全区。,（2）输出功率po,po= vom2 /(2rl）=5.3w,乙类互补对称电路存在的问题,实际测试波形,交越失真(cross over distortion),5.1 功率放大电路的一般问题,5.3 甲乙类互补对称功率放大电路,*5.4 集成功率放大器,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,5.2 乙类互补对称功率放大电路,第五章 功率放大电路,一、目的：克服交越失真。,二、思路：设置静态工作点q，使t1、t2 工作在甲乙类。,三、常用方法：,二极管偏置电路：,vbe倍增偏置电路：,5.3.1 甲乙类互补对称功放,增加 r1、d1、d2、r2支路,1.二极管偏置电路,静态时:,t1、t2微弱导通,动态时：,设 ui 加入正弦信号。,正半周,t2 截止,负半周,t1截止,t1导通,t2导通,ui =0,2.vbe倍增偏置电路,vbe可认为是定值,克服交越失真电路中的 d1、d2两二极管可以用 ube电压倍增电路替代。,合理选择r1、r2大小，b2、b3间便可得到 ube 任意倍数的电压。,假设i ib，则,（）复合管的构成,ic1= 1 ib1 ,ic2=2 ib2 = 2 (1+1 ) ib1,ic = ic1+ ic2 =1+2 (1+1 ) ib.,方式 1,ib2= ie1=(1+1 ) ib1 ,ib= ib1 ,.复合管互补对称放大电路,复合管的电流放大系数 1 2,复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同,方式2,3. r8 和r9 的作用?,1. r4、d1、d2的作用？,2. t1 和t3 、t2 和t4 构成什么工作方式？,4. r6和r7 的作用?,避免产生交越失真,构成复合管,稳定静态工作点。,分流t1、t2的iceo，提高温度稳定性。,（2）复合管互补对称电路举例,（）例：集成运放内部的功率放大器,四、分析计算： （同乙类）,五、选管原则： （同乙类）,例1：甲乙类互补对称功放,rl =4,vces =3v 求：,1、电路最大不失真输出功率； 2、若功率管的极限参数： pcm =10w、 icm =5a、 v（br）ceo =40v，试校验功率管的工作是否安全。,解：,=(vcc vces )2 /(2rl),pom=vom (max)2 /(2rl),=18w,pt1max =0.2vcc2 /(2rl)=5.625w, pcm =10w,icmax =vcc /rl=3.75a, icm =5a,2vcc =30v, v(br)ceo =40v,全部满足 工作安全,vcc=15v,一、电路组成：,二、工作过程：,1 静态时： 调整r1、r2 vk =vcc/2,电容两端电压： vc =vk=vcc/2,5.3.2 单电源互补对称功放,2 动态时,设输入端在vcc/2 直流基础上加入正弦信号。,t1导通、t2截止； 同时给电容充电,t2导通、t1截止； 电容放电，相当于电源,三、分析计算：,四、选管原则：,5.1 功率放大电路的一般问题,5.3 甲乙类互补对称功率放大电路,*5.4 集成功率放大器,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,5.2 乙类互补对称功率放大电路,第五章 功率放大电路,5.4 集成功放,特点：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。,集成功放lm384：,生产厂家：美国半导体器件公司,电路形式：otl,输出功率：8负载上可得到5w功率,电源电压：最大为28v,集成功放 lm384管脚说明:,14 - 电源端（ vcc）,3、4、5