低频功率放大器.doc

课题7.1低频功率放大器概述课型新课授课班级授课时数1教学目标1理解低频功率放大器及基本要求2了解低频功率放大器的分类3掌握单管功率放大器的电路组成及工作原理教学重点工作原理，功率计算教学难点工作原理学情分析教学效果教后记新课A复习1石英晶体振荡器的特点。2串、并联谐振。B引入在电子技术中，有时需要大的信号功率，该信号具有足够的功率去控制或驱动一些设备工作。例如：控制电动机的转动，驱动扬声器使之发声等。C新授课7.1低频功率放大器概述一、低频功放及其基本要求低频功率放大器：能输出低频信号的功率放大器。功放和电压放大器的区别。（1）小信号电压放大器。Vi，Ii ，Vo，Io较小；消耗能量小，输出信号的功率小，信号失真小；任务：对微弱的信号电压放大。（2）功率放大器：任务：输出较大的信号功率；输入、输出电压和电流都较大大信号放大器；消耗能量多，信号易失真，Po大。3功放效率注意效率；Po；信号失真；晶体管的功耗；击穿电压。（4）对性能良好功放的基本要求信号失真小；有足够的输出功率；效率高；散热性能好。二、分类以晶体管的静态工作点分类（1）甲类功放：Q点在交流负载线的中点。三极管处于放大状态；波形不失真；静态电流大，效率低。（2）乙类功放：Q点在交流负载线和IB = 0输出特性曲线交点处。半个周期在放大区，另半个周期在截止区；只有半波输出；没有静态电流，效率高。（3）甲乙类功放：Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处。静态电流较小，效率仍较高；波形失真较小。2、以功率放大器输出端特点分类(1)有输出变压器功放电路。(2)OTL功放电路。(3)OCL功放电路。(4)BTL功放电路。7.2单管功率放大器一、电路组成（1）元件作用：Rb1，Rb2，Re 偏置电阻 T1输入变压器 T2输出变压器（结合图形分析）（2）T2作用：一方面隔断直流耦合交流；变换阻抗，便负载获得较大的功率。（3）RL= n2RL，n = ，一次侧获得晶体管所需的最佳阻抗。例：已知：RL = 8 W，Po = 140 mW，IC = 31 mA。求：（1）RL（2）T2变比n解：（1）Po = RL = Po / = 140 / (31 10 - 3 ) 2 = 145.7W（2）RL =n2 RL二、电路工作原理1vi = 0静态，IC = ICQ，Vo = 0。2vi 0有输入信号经T1、Cb、Ce进入b和e极，产生ib 较大的ic。练习讨论：（1）Cb作用?（2）交流通路应如何画?直流通路呢?小结1低频功率放大器的概述2分类3单管功率放大器布置作业习题七7-1课题7.2单管功率放大器输出功率计算课型新课授课班级授课时数1教学目标1掌握单管功率放大器输出功率的计算方法2理解图解法及其应用3会推导效率，并能分析功率集电极损耗与输入信号的关系教学重点输出功率的计算教学难点损耗的分析学情分析教学效果教后记新课A复习1功率放大器按Q点可以分成几类？2甲类功放的组成。B引入电压放大器的分析办法采用估算法和图解法，通常用图解分析法分析功率放大器的工作情况。C新授课7.2.2输出功率及效率一、输出功率1直流负载线：因为T2一次侧线圈直流电阻很小，直流短路。Re很小，0.5 10 W，直流压降可忽略不计。VCE = VG - IC ( Rc + Re )因为 Rc+Re 0 所以 VCE = VG结论：通过VG点而垂直于VCE轴的直线。2交流负载线：RL = n2RL（1）理想：非常贴近于安全工作区边界而又不超过安全工作区的一条直线，使Po最大。（2）加入信号后，输入信号电压足够大，动态iB在IB0IB4之间，即在QQ 两点之间移动。（3）集电极输出交流功率 = T2 一次侧等效电阻RL上所得到的交流功率输入越强，Icm、Vcem越大，Po也越大。IcmICQ，VcemVGPom = ICQVG二、效率1直流电源功率PG = ICQVG甲类功放从电源吸收的功率不随输入信号的强弱而变动。23效率50 %考虑VCES，ICFO，h仅40%45%；再考虑hT（0.750.85），h =hhT - （30 % 35%）。4电路特点：效率低、波形不失真。三、晶体管集电极损耗PC = PGPo无信号：Po = 0，PC = PG，损耗最大有信号：Pom，PC = PGPom = PG PC = Pom = PG例：已知：VG = 12 V，R2 = 8 W，输出变压器T变比n = 1.2，变压器损耗忽略。求：（1）Pom（2）PG解：（1）（2）方法二练习在甲类功放中，已知：ICQ = 2mA，VCEQ = 10V，RL = 50W 。 求：（1）理想最大不失真输出功率Pom；（2）求变比n。解：（1）（2）小结（1）输出功率（2）效率布置作业习题七7-2补充练习课题7.3推损功率放大器课型新课授课班级授课时数1教学目标1了解乙类推耗功放电路的组成及特点2会分析乙类推抗功放的工作原理3理解产生交越失真的原因及解决方法教学重点工作原理，交越失真教学难点交越失真学情分析教学效果教后记新课A复习课件展示问题:B引入1当Vi = 0，Po = 0 ，PQ = ICQVG ，PC = ICQVG 最大值；当Vi 0 ，Pom = ICQVG ， PG = ICQVG ，PC = ICQVG。2单管甲类： 波形不失真。 效率低。可见：不论有无信号，电源供给功率不变。Vi = 0，Po = 0，输入功率全部耗散在管子集电结上，对直流电能是个很大的浪费。C新授课一、电路组成1甲类 乙类过程讨论： 将静态工作点设置在截止区，在电路中，如何实现?不设置偏置电阻。 一个管子工作在截止区，输出波形只有一半，如何解决？两个管子轮流导通。 两个都是同极性的管子如何实现轮流工作？采用带中心抽头的变压器。2T1，T2带中心抽头： 使电路对称，倒相作用。 输入、输出实现阻抗匹配。二、工作原理:1静态时：直流通路。VBEQ = 0，IBQ = 0，IC = 0，V1，V2工作于截止状态。2动态：正半周：Vbe10 ，V1导通，iC1逆时针，Vbe20 ，V2截止，iC2 = 0；负半周：Vbe10 ，V1截止，iC1 = 0，Vbe10，V2导通，iC2顺时针 iL2。推挽功放：两个功放管在正、负半周交替工作，像两人拉锯，一推一拉，称为推挽功放。三、交越失真1产生的原因:（1）三极管输入，输出特性的非线性。（2）乙类功放的静态工作点选在截止区与放大区的交界处。2定义：当两只功放管交替工作时，输出端获得的合成波形在过零处出现失真，称为交越失真。3交越失真的产生：（结合图形分析）4消除交越失真的方法：（1）加适当的正向偏压：使基本存在微小的正向偏流。（2）电路如何实现：电路上加Rb1、Rb2、Re三个电阻。四、输出功率和效率1图解法：直流负载线仍垂直于横轴。2计算：（1）每只功放管交流ICM（满额使用）：ICM =，RL输出T与每只功放管相连的那部分一次线圈在工作时的交流等效阻抗。（2）总Po = 每只功放管工作时的集电极输出功率。满额使用：Vcm = VG，Icm = = 所以Pom = ， RL = 每只管子的等效阻抗。一次侧为N1，二次侧为N2，则R L= 3效率：练习习题七7-3小结1乙类功放电流组成2交越失真3Po功率计算布置作业习题七7- 4课题7.3.2甲乙类推挽功放OTL功放课型新课授课班级授课时数2教学目标1了解甲乙类推抗功放的组成，熟悉电路2理解工作原理3理解OTL功放组成，明确元件作用4能分析OTL功放工作原理教学重点电路组成，工作原理教学难点工作原理学情分析教学效果教后记新课A复习1乙类Pom。2交越失真产生的原因。B引入乙类推抗功放存在交越失真，产生的原因是Q点在截止区，改进的思路Q点适当提高一些，使Q点工作在甲乙类推抗功率放大器的截止区和放大区交界处的稍高处。C新授课7.3.2甲乙类推抗功率放大器一、电路组成1产生失真的原因：Q点在截止区和放大区交界处。2解决方法：Q点稍微提高一些，给少量IBQ。3甲乙类推抗功率放大器：两只推抗管的静态工作点介乎甲类和乙类之间。4元件：（1）Rb1，Rb2，Re分压式电流负反馈，提供两管的静态偏流IBQ。（2）Rb2为何要小一些？ 输入信号经过Rb2会有损耗。（3）对Re的取值有何要求？ 小，低频损耗小，（提高功率输出）。7.4无输出变压器的推抗功率放大器变压器功放缺点：体积大。传输损耗。频率失真。7.4.1输入变压器倒相式推挽OTL功放电路一、电路结构：V1，V2参数一改的NPN管。R1，R2，Re1V1的偏置电阻。R3，R4，Re2V2的偏置电阻。Re1，Re2反馈电阻，其作用有： 稳定静态工作点。 减小非线性失真。输入变压器T信号倒相耦合，获得两个大小相等，相位相反的信号：Vb1，Vb2。二、工作原理：1.静态时：VA = ? 调节到VA =； C上电压为多少？稳压后为；RL上有无电流？无电流。2有Vi时：Vi正半周：V1状态？导通； V2状态？截止； 画出iC1的方向。Vi负半周：V1状态？截止； V2状态？导通； 画出iC2的方向。结论：两管轮流工作，负载RL上获得完整的放大信号。3CL的容量一般选择得很大，为何？（1）C大，XC可小些，可以减少耦合交流信号时的低频损耗。（2）C大，充电量大，VC压降变化很小，利用它两端的电压兼作电源。例：V1截止，V2导通，提供的电压。4有一定的阻抗变换作用。分析：（Re1，Re2阻值小，略去）因为rce1 / rce2，所以rce，使得负载RL获得较理想的功率。练习习题七76小结1甲乙类推挽功放2输入变压器倒相或推挽功放布置作业习题七75，77课题7.4.2互补对称式推挽OTL功放电路课型新课授课班级授课时数2教学目标1能识别电路，说出电路名称2明确RP2，R3，C4，R4元件作用，理解工作原理3会计算输出功率教学重点元件作用，输出功率教学难点元件作用学情分析教学效果教后记新课A复习1甲乙功放作用消除交越失真。2OTL功放中C2的作用。B引入互补对称推挽电路有两个导电极性不同的晶体管，彼此互补，不需要输入变压器对信号例相。为了信号不失真，值和饱和压降等参数一致，即两个互补管电路要完全对称，故称为互补对称式功放电路。C新授课7.4.2互补对称式推挽OTL功放电路一、电路结构：1元件作用：V1：激励放大管（末前级放大管），给功放输出级以足够的推动信号。RP1，R1，R2：V1的偏置电阻。R4，R3，RP2：V1的集电极负载电阻。V2，V3：互补对称推挽功放管。C1：输入耦合电容。C2：射极旁路电容，减小信号的损耗。C3：输出耦合电容，并充当V3回路直流电源，C较大，几百至几千微法。R4，C4：组成自举电路。2RP2作用 给V2，V3提供偏置电压（阻），克服交越失真； Vb1，Vb2应有多少电位差？0.8 V。3R4，C4作用：（1）当无自举时：V1，V2组态：共集电极，R3 R4，RP2，信号主要降落在R3上 共集电极：AP低。（2）当有自举时： R3大，信号从be输入共发射极输入方式。总结：C4：使V2，V3由共集电极接法转换成共发射极接法，从而使放大器的功率增益增大。为何C4称自举电容：对交流信号，A点、B点一起升高或降低。R4称为隔离电阻，将B点与地分开。二、信号的放大过程：1在Vi的负半周： vi由 V1放大并倒相 V2，V3放大（V2为正半周导通 ，V3为负半周截止），电流方向：V2 C3，RL +VG V2，得到正半周输出信号Vo；2在Vi的正半周：vi由V1放大并倒相 V2，V3放大，（V2为负半周截止，V3为正半周导通），得到负半周输出信号vo。三、最大输出功率：1工作状态：乙类推挽状态。2Vcom=VG，Icm=。3Pom = IcmVcem =例：已知：VG = 8 V，RL = 8 W解：Pom = = = = 1 W练习简述互补对称推挽功放电路工作原理小结1互补对称推挽功放电路2元件作用3工作原理布置作业习题七78补充课题7.5OCL功放课型新课授课班级授课时数2教学目标1认识OCL功放电路2理解OCL功放的工作原理3会分析OCL实例电路教学重点OCL功放的工作原理教学难点OCL实例分析学情分析教学效果教后记新课A复习1在OTL互补电路中，RP2的作用？2R4，C4的作用？B引入OTL功放电路由于去掉了输入和输出T，具有失真小的优点，故有“高传真”的称号，但在输出回路中有容量较大的电解电容。电容器内铝箔卷绕圈较多，电感效应大，故对不同频率的信号会产生不同的相移，输出信号有附加失真。C新授课7.5.1OCL功放电路简析一、中点静态电位必须为零（VA = 0）。1电路组成2工作原理：（1）正半周：V1状态：放大，V2状态：截止，iC1 VG、V1、RL构成回路。（2）负半周：V1状态：截止 ，V2状态：放大，iC2 -VG、V2、RL构成回路。总结：iC1，iC2流经RL时方向相反，RL上得到完整的正弦波形。随堂练习：画出OCL功放电路的电流流通途径。二、为何采用双电源电路1OTL电路中，输出采用C很大的电解电容器。C大小低频频率响应。2C不是纯电容，用铝箔卷绕方法制成，不可避免会有电感量，C越大，L越大，放大器对不同的频率产生不同的相移，使放大器的低频的性能变差。3采用直接耦合克服以上缺点（1）电源对称性比OTL电路好 噪声和交流声较小；（2）中点静态电流必须为0（VA = 0），保证静态时负载上不能有直流电流，对扬声器带来不良影响，甚至烧坏。结论：（1）电路用双电源；（2）应有防止零漂的差分放大电路。三、最大输出功率1Vcom