《功率放大电路》PPT课件.ppt

5.1概述,5.2乙类互补对称功率放大电路,5.3甲乙类互补对称功率放大电路,第五章功率放大电路,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,例：扩音系统,功率放大器的作用：用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。,5.1概述,一.功放电路的特点,（2）功放电路中电流、电压都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM、VCEM、PCM。,（1）输出功率Po尽可能大,(3)电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。,(4)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。即注意提高电路的效率（）。,Pomax:负载上得到的交流信号功率。PV：电源提供的直流功率。,（5）功放管散热和保护问题,二.甲类功率放大器分析,三极管的静态功耗：,若,动态功耗,（当输入信号Vi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,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，但失真小,三.几种工作状态,根据在正弦信号整个周期内的三极管导通情况，可分为几个工作状态：,乙类：导通角等于180,甲类：一个周期内均导通,甲乙类：导通角大于180,丙类：导通角小于180,总之：甲类：静态损耗大，效率低，但无失真。乙类：无静态损耗（ICQ=0），效率高，但失真大。,一.结构,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,5.2乙类互补对称功率放大电路,二、工作原理（设vi为正弦波）,静态时：,vi=0Vic1、ic2均=0（乙类工作状态）vo=0V,动态时：,vi0V,T1截止，T2导通,vi0V,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。,输入输出波形图,死区电压,动画5-2,(1)静态电流ICQ、IBQ等于零；(2)每管导通时间为半个周期；(3)存在交越失真。,特点：,组合特性分析图解法,负载上的最大不失真电压为Vom=VCC-VCES,动画17-1,（1）最大不失真输出功率Pomax,实际输出功率Po,图解分析演示图,三、分析计算,单个管子在半个周期内的管耗,（2）管耗PT,两管管耗,（3）电源供给的功率PV,当,（4）效率,四三极管的最大管耗,问：Vom=？PT1最大,PT1max=？,用PT1对Vom求导得出：PT1max发生在Vom=0.64VCC处。将Vom=0.64VCC代入PT1表达式：,选管条件,1.PCMPT1max=0.2PoM,2,3、,存在交越失真,OCL电路,乙类互补对称功放的缺点,静态时:T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态甲乙类工作状态,动态时：设vi加入正弦信号。正半周T2截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。,电路中增加R1、D1、D2、R2支路,1.基本原理,5.3甲乙类互补对称功率放大电路,一.甲乙类双电源互补对称电路,波形关系：,特点：存在较小的静态电流ICQ、IBQ。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。,2.带前置放大级的功率放大器,3.电路中增加复合管,增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。,12,晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。,复合NPN型,复合PNP型,4.改进后的OCL准互补输出功放电路：,T1：电压推动级（前置级）,T2、R1、R2：UBE扩大电路,T3、T4、T5、T6：复合管构成互补对称功放,准互补,输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。,合理选择R1、R2大小，b3、b5间便可得到VBE2任意倍数的电压。,1、基本原理,.单电源供电；,.输出加有大电容。,（1）静态分析,则T1、T2特性对称，,令：,二.甲乙类单电源互补对称电路,（2）动态分析,若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,（电容相当于电源）,时，T1导通、T2截止；,设输入端在0.5VCC直流电平基础上加入正弦信号,（3）输出功率及效率,若忽略交越失真的影响，且ui幅度足够大。则：,采用单电源的互补对称电路，由于每个管子的电压是原来的一半（1/2VCC）故导出的PO、PT、PV、PTM的公式只要将1/2VCC代入原来的双电源的公式中的VCC即可。,（1）静态偏置,（2）动态工作情况,调整R1、R2阻值的大小，可使,此时电容上电压,此电路存在的问题：,输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。因为Vi为负半周时（VC3为正半周b2点），T1导电，若T1饱和，则VK增加近似为VCC，但VBE1=VB1-VK，VK增加VBE1减小使IB1、IC1相应减小，从而VOM=IC1RL减小使之明显小于VCC/2。,2、实际电路克服交越失真,动画53,3.带自举电路的单电源功放,静态时,C3充电后，其两端有一固定电压,动态时,由于C3很大，两端电压基本不变，使D点电位随输出电压升高而升高。保证输出幅度达到VCC/2。,OTL:OutputTransformerLess,OCL:OutputCapacitorLess,总结：互补对称功放的类型,5.4实用功率放大器举例,这里介绍一个实用的OCL准互补功放电路。其中主要环节有：,(1)恒流源式差动放大输入级（T1、T2、T3）；(2)偏置电路（R1、D1、D2）；(3)恒流源负载（T5）；(4)OCL准互补功放输出级（T7、T8、T9、T10）；(5)负反馈电路（Rf、C1、Rb2构成交流电压串联负反馈）；(6)共射放大级（T4）；(7)校正环节（C5、R4）；(8)UBE倍增电路（T6、R2、R3）；(9)调整输出级工作点元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。,将其集成起来，就成为集成功放电路。,差动放大级,反馈级,偏置电路,共射放大级,UBE倍增电路,恒流源负载,准互补功放级,保险管,负载,实用的OCL准互补功放电路：,集成功放LM384管脚说明:,14-电源端（Vcc）,3、4、5、7-接地端（GND）10、11、12-接地端（GND）,2、6-输入端（一般2脚接地）,8-输