低频功率放大PPT课件.ppt

模块五低频功率放大 任务1功率放大电路的结构 原理 特点 任务2功率放大器的制作 功率放大器的作用 用于放大电路的输出级 向负载提供足够大的功率 如使扬声器发声 继电器动作 仪表指针偏转等 例 扩音系统 声音信号 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 一 分类 根据正弦信号在整个周期内的导通情况 三极管可分为以下几种工作状态 甲类 信号在一个周期内均导通 导通角等于180 导通角 定义信号为在一个周期内导通相角的一半 乙类 导通角等于180 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 二 特点 1 输出功率Po大 功率放大器是为负载提供驱动信号的 因此要有足够的输出功率 当输入某一频率的正弦波信号 则 或 上式中 Uo Uom Io Iom分别是负载上的正弦信号的电压及电流的有效值和幅值 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 2 电路的效率 要高 Po 负载上得到的信号功率 PE 电源提供的直流功率 return 功率放大器所消耗的能量占电子整机设备能量消耗的大部分 除向负载提供能量外 自身还要消耗一定能量 而这部分能量将以发热的形式表现出来 功放管的发热将给放大器带来不利影响 须加散热装置降低功放管的温度 以防过热烧毁功放管 从节约能耗和降低管温两方面考虑 要求功率放大器的效率要高功率放大器的效率定义为 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 3 非线性失真要小 功率放大器直接面对负载 任何失真都将传给负载 另外 功率放大器工作在大动态范围下 功放管的非线性将带来失真 因此 功率放大器应尽量减小非线性失真 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 2 改善器件的散热条件 1 提高电源电压 因直流电源提供的功率有一部分消耗在放大器上 造成功放管的发热 必须采用散热或冷却的措施 才能保证功放管在大功率状态下长期安全可靠地工作 三 提高Po的方法 return 因为 要想提高输出功率 就必须加大Uo和Io 从三极管输出特性曲线中可见 要提高Uo Io 就必须提高电源电压 uCE 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 功放电路中电流 电压要求都比较大 实际应用中必须注意电路参不能超过晶体管的极限值即 Icm ICM UCE UCEM Pcm PCM 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 四 提高的方法 1 改变功率管的工作状态 2 选择最佳负载 功率放大器在静态下的功耗是无效功耗 因此 将静态工作点Q下移 使电路工作在乙类工作状态 功放管静态电流几乎为零 直流电源功率为零 当信号逐渐增大时 电源提供的直流功率逐渐增大 输出信号逐渐增大 从而提高了功率管的效率 但由于电路的导通角不足180 使输出电压波形出现失真 当负载不同时 放大器的输出功率是不同的 只有在最佳负载情况下 才能获得最大功率输出 当电源UCC确定后 过UCC点做Pcm线的切线 该切线对应的负载 即为最佳负载 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 一 OCL电路 OutputCapacitorless OCL电路是双电源互补对称电路 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 ui VCC T1 T2 uo UCC RL iL PNP型 1 电路组成 一 乙类功放 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 一 互补对称功率放大电路 2 工作原理 设ui为正弦波 1 静态时 ui 0V ic1 ic2均 0 乙类工作状态 uo 0V 2 动态时 ui 0V T1截止 T2导通 ui 0V T1导通 T2截止 iL ic1 ui UCC T1 T2 uo UCC RL iL iL ic2 注意 T1 T2两个晶体管都只在半个周期内工作 ic1 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 3 输入 输出波形图 T1导通 T2导通 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 4 组合特性分析 图解法 负载上的最大不失真电压 Uom UCC UCES 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 1 最大不失真输出功率Pomax 3 分析计算 称为电源利用系数 当 1时 实际输出功率Po 最大不失真输出功率Pomax 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 2 电源供给的功率PE 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 3 效率 4 管耗PT 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 思考 Uom PT1最大 PT1max 将PT1对Uom求导得出 PT1max发生在Uom 0 64UCC处 将Uom 0 64UCC代入PT1表达式 单管的最大管耗PT1max 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 5 选管条件 1 PCM PT1max 0 2Pom 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 A 存在交越失真 OCL电路 4 乙类互补对称功放的缺点 由于实际电路中功放管存在门限电压 这将导致信号电压小于门限电压时 因三极管截止而出现失真 这种失真称为交越失真 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 2019 12 27 20 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 5 乙类功率放大电路的特点 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 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ui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基极电位进一步降低 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 二 甲乙类双电源互补对称功率放大电路 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 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 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 2 电路中增加复合管 增加复合管的目的 扩大三极管的 值 1 2 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 return 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 二 OTL电路 单电源互补对称电路 1 基本原理 单电源供电 输出加有大电容C 1 静态分析 因为T1 T2特性对称 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 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 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 3 输出功率及效率 OTL电路除电容C充当一组电源外 其工作过程与OCL电路相同 功率 效率的计算也相同 只是将公式中的UCC改为1 2UCC即可 若忽略交越失真的影响 且ui幅度足够大 则 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 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 2 改进电路 克服交越失真 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 3 改进电路 带自举电路的单电源功放 静态时 C3充电后 其两端为固定电压UCC 2 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UCC 2 return 任务 1 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 三 实际功率放大电路 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 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 一 BTL功率放大电路 静态时 Uo1 Uo2 UCC 2 Uo 0 三其他功率放大器 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 动态时 1 ui为正半周时 T1 T4导通 T3 T2截止 电流ic1由T1向右流过RL T4 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 2 ui为负半周时 ic2 T1 T4截止 T3 T2导通 电流ic2自T3向左流过RL T2 输出电压uo uo1 uo2 2uo1 BTL电路的输出电压是OTL OCL电路的2倍 任务 1 任务1功率放大电路的结结构 原理 特点 集成功放LM384管脚说明 14 电源端 Ucc 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 输出端 经500 电容接负载 1 接旁路电容 5 9 13 空脚 NC 二