第8章演示.ppt

第8章功率放大器 8 1功率放大电路的特点与类型 8 1 1功率放大电路的特点 1 在输出信号基本不失真的情况下 要求输出功率要尽可能大 2 工作效率要高 功率放大在把直流功率转换成交流功率的过程中 有一部分功率损耗在功率管上 成为功率管的管耗 主要是集电极耗散功率 在大信号状态下 功率管的管耗必然很大 因此 转换效率要高 3 非线性失真要小 由于功放是在大信号下工作 因此不可避免地要产生非线性失真 要求非线性失真要尽量小 4 在分析功放电路时常用图解法 5 要保证功放管安全使用 电路的散热性能要好 而且要加保护电路 8 1 2功率放大电路的类型 1 按晶体管的工作状态来分 放大器的工作状态是由晶体管的静态工作点的设置决定的 功率放大电路可以分为甲类 乙类 甲乙类以及丙类放大器 1 甲类 其工作状态如图8 1 a 所示2 乙类其工作状态如图8 1 b 所示3 甲乙类其工作状态如图8 1 c 所示间 所以它的非线性失真也很严重 4 丙类其工作状态如图8 1 d 所示 2 按功放的输入信号分类1 低频功率放大器 虽然目前没有对低频和高频有一个明确的定义 但是就一般而言 我们所说的低频 通常指的是音频 其范围大致在20Hz 20000Hz之间 2 高频功率放大器 8 2乙类功率放大电路分析 8 2 1双电源乙类推挽功放电路如图所示电路是一个乙类功放的原理图 它是用两个功率管接成推挽形式所构成的 乙类推挽放大器两管在输出特性曲线上合成的负载线和波形如图所示 1 输出功率Po VCC UCES 2 2RL当UCES 0时 得到最大输出功率 即Pomax VCC2 2RL 2 直流电源的功率和最大效率电源供给的功率是PE VCCICAV 2VCCIcm 输出功率最大时的效率 max Pomax PE 78 5 3 管耗PV Pomax 4 1 0 203Pomax 效率最大时 2 输出功率 效率 管耗 8 2 2单电源乙类推挽功放电路 OTL是OutputTransformerless的缩写 它是一种没有输出变压器的功率放大电路 采用单电源供电 它克服了OCL电路 Outputapacitorless即没有输出电容的互补对称功率放大电路 采用双电源所带来的不便 但是 负载必须要用电容与放大电路隔直流 OTL电路存在一个缺点 就是它的电源电压的利用率不高 电路的最大输出功率受到限制 BTL电路 Balancedtransformerless桥式推挽放大电路 在这方面优点明显 同等情况下 其输出功率可较前两种增大4倍 缺点是需要一个倒相的前置级电路 而且其负载是浮地的 8 2 3单电源乙类推挽功放电路OTL 8 3甲乙类功率放大电路分析 由于乙类功放为零偏置 静态电流为零 时 而三极管都存在导通电压UBE 则ui在正半周时 其瞬时值ui UBE期间 三极管V1不导通 iB1 0 当ui UBE后 逐渐增大 当为负半周时 其瞬时值 ui UBE期间 三极管V2也不导通 iB2 0 当 ui UBE以后 iB2才逐渐增大 因此 由于晶体管输入特性的非线性 导致输入电流在小电流处发生弯曲 使输出电压的正 负半周交界处发生扭曲 产生了失真 如图所示 这种失真称为 交越失真 为了克服交越失真 可以在两个互补管的发射结设置一个很小的正向偏置电压 使它们在静态时处于微导通状态 这样 既消除了交越失真 又能使功放获得较高的效率 下图就是按照这种设想构成的电路 这种电路称做甲乙类互补对称功放 8 3 2准互补对称功率放大器 在互补对称功放中 要求两只互补功放管的特性相同 那么对于大功率管来说 这个要求是很难实现的 为此 常用复合管来取代互补管 构成准互补对称功放 复合管是指由两个或两个以上的三极管 有时是场效应管 组合而成的 又称为达林顿管 复合管的特点是 1 复合管的类型与第一个管子的类型相同 2 复合管的 1 23 同类型复合管rbe rbe1 1 1 rbe2 互补型复合管rbe rbe1 8 4特色功率放大电路实例 8 4 1OCL实例电路 电路分析 1 V3构成推动级 V1 V2组成互补对称输出级 2 RP给V3提供偏置 另一方面构成反馈电路 3 电容C3和电阻R1构成 自举 电路 能够提高输出的正向幅度 8 4 2OTL实例电路 LM386 电源电压4 12V 音频功率0 5W LM386音响功放是由NSC制造的 它的电源电压范围非常宽 最高可使用到15V 消耗静态电流为4mA 当电源电压为12V时 在8欧姆的负载情况下 可提供几百mW的功率 它的典型输入阻抗为50K 8 4 3集成功率放大器 8 5Multisim仿真举例 8 5 1观察交越失真实验 乙类功放电路的观察交越失真实验如图所示 电路连接好后点击运行 用鼠标双击示