低频功率放大电路.ppt

1 第五章低频功率放大电路 多级放大电路末级的输出信号往往都是送到负载 驱动其正常工作 负载装置常见的有扬声器 伺服电机 记录仪表 继电器 电视机的扫描偏转线圈等 这类主要用于向负载提供低频信号功率的放大电路称为低频功率放大电路 功率放大电路的基本要求及分类 双电源互补对称电路 OCL电路 单电源互补对称电路 OTL电路 本章小结 集成功率放大器 2 第一节功率放大电路的基本要求及分类一 功率放大电路的基本要求针对功率电路工作在大信号状态这一特点 对功率放大电路有以下几点基本要求 1 有足够大的输出功率2 效率要高3 非线性失真要小4 功放管散热要好 3 二 功率放大电路的分类 1 按静态工作点设置分类 1 甲类 2 乙类 3 甲乙类功率放大电路的三种状态2 按耦合方式分类 1 阻容耦合 2 变压器耦合 3 直接耦合 甲类功率放大器工作状态 乙类功率放大器工作状态 甲乙类功率放大器工作状态 4 第二节双电源互补对称电路 OCL电路 一 电路基本结构由 VCC Vl和RL组成NPN型管射极输出电路 由 VCC V2和RL组成PNP型管的射极输出电路 Vl与V2管的基极连接在一起作为信号输入端 两管的发射极也连接在一起作为信号的输出端 直接与负载相连接 OCL原理电路 5 二 工作原理 当输入信号vi为正半周时 V2管发射结反偏而截止 V1管发射结正偏而导通 产生电流iC1流经负载RL形成输出电压vo的正半周 当输入信号vi为负半周时 V1管的发射结反偏而截止 V2管的发射结正偏而导通 产生电流iC2流经负载RL形成输出电压vo的负半周 综上所述 V1管与V2管交替导通 分别放大信号的正 负半周 于是在负载获得完整的输出信号 OCL放大电路工作波形 6 选用功放管应符合以下要求 OCL电路的互补管V1与V2必须选用特性基本相同的配对管 功率放大器的功放管由于工作在大电流状态 且温度较高 属易损器件 在电子设备的检修中应注意检查功放管是否损坏 用 工 程 应 三 输出功率和效率OCL电路中 负载RL上输出的电压和电流的最大值为 OCL电路的理想效率为 7 四 交越失真及其消除方法OCL电路在没有直流偏置的情况下 当输入电压vi低于死区电压时 V1和V2管会产生截止 即在正 负半周的交替处出现一段死区 这种现象称为交越失真 交越失真波形消除交越失真的OCL电路消除交越失真的方法是在两个功放管基极间串入二极管V4和V5 利用二极管的压降为三极管V2 V3的发射结提供正向偏置电压 使管子处于微导通状态 8 第三节单电源互补对称电路 OTL电路 一 OTL基本电路OTL功率放大电路的V1管与V2管是一对导电类型不同 特性对称的配对管 两管均接成射极输出电路 工作于乙类状态 OTL与OCL电路不同之处有两点 第一 由双电源供电改为单电源供电 第二 输出端与负载RL的连接由直接耦合改为电容耦合 OTL功率放大电路图 二 工作原理 静态时 V1 V2双管都截止 vi为正半周时 V1导通 V2截止 电源VCC过V1向耦合电容C1充电 并在负载RL上输出正半周波形 vi为负半周时 V1管截止 V2管导通 耦合电容C1放电向V2管提供电源 并在负载RL上输出负半周波形 9 四 典型电路分析典型OTL功率放大电路的见下图 它由激励放大级和输出放大级所组成 OTL原理电路图 激励放大级主要由Vl Rp1 Rl R2 R3 C2等元件组成 功率放大输出级的互补管是V2和V3与激励级采用直接耦合方式 为了克服交越失真 在两个互补管的基极之间串接二极管V4和微调电阻Rp2 为了改善输出波形 OTL电路增加了R4 C4组成的自举电路 10 用 工 程 应 OTL功放电路的前后级直流工作点存在着相互联系 调整静态工作点比较困难 一般的步骤是 1 用万用表测输出端A点对地的电位 调节微调电阻Rp1 使万用表的指示电压为电源电压的一半 2 将万用表置于直流电流挡后串入V2管的集电极回路 测电流IC2 调节微调电阻Rp2 使IC2为4 8mA 3 由于两级间的工作点会相互牵连 因此还需按以上步骤再重复调一至二次 使之满足要求 OTL功放电路的调试过程中 一定要注意Rp2不能断开 否则会使推挽管的发射结正向偏压过高 容易使V1 V2管因电流过大而损坏 11 五 采用复合管的OTL电路把两个或两个以上的三极管的电极适当地连接起来 等效一个管子使用 即为复合管 它有四种连接方式 图 a b 由两只同类型管子构成复合管 图 e d 则由不同类型的两只管子构成复合管 四种常见复合管形式 12 由复合管组成的功率放大电路如下图所示 三极管V1组成激励放大级 V2与V4管组成NPN型复合管 V3与V5管组成PNP型复合管 两只复合管作为电路的输出配对管 复合管OTL电路 13 第四节集成功率放大器随着微电子技术的发展 集成功率放大器的应用已日益广泛 一 4100功放集成电路4100功放集成电路广泛用于收录机等电子设备中 电源电压VCC推荐使用 6V 带负载 扬声器 为4 输出功率大于lW 1 外形图与引脚功能4100集成电路的引脚排列图 它带散热片 14脚双排直插式塑料封装结构 引脚是从散热片一侧起按逆时针方向依次编号 4100功放集成电路引脚排列 14 2 4100集成功率放大器功能框图4100集成功率放大器属于直接耦合的多级放大电路结构 4100功放集成功率放大器框图输入级由差分放大器组成 该电路可以减少直接耦合造成的直流工作点的不稳定 中间放大电路由共射电路构成 它为输出级提供足够大的信号电压 输出级要求其输出电阻小 输出功率大 因此采称功率放大电路 15 二 LA4100集成功率放大器的典型应用下图是用LA4100功放集成电路组成的互补对称式功率放大器的原理电路和印刷电路板装配图 a 原理电路 b 印刷电路板装配图 16 1脚为集成功率放大器的输出端 2 3脚接电源负极 4 5脚外接小电容C3 构成高频电压并联负反馈 用以防止高频自激振荡 6脚外接C2 R1 与内部电路元件构成交流负反馈网络 7脚为空引脚 8脚为输入差分放大管的发射极引脚 使用时一般悬空不用 9脚为信号输入端 外接输入耦合电容C1与输入信号相连 10脚外接去耦电容C9 以保证输入放大管V1的偏置电流稳定 11脚为空引脚 12脚接电源滤波电容C8 13脚为自举端口 外接自举电容C6 外接电容C7还可衰减高频分量 改善音质 14引脚为正电源端 外接电源滤波电容C10 LA4100的消振电路 LA4100的10脚功能 17 本章小结1 功率放大器的主要任务是不失真地放大信号功率 常用的功率放大器按静态工作点的设置不同 分为甲类 乙类和甲乙类 按耦合方式不同可分为阻容耦合 变压器耦合和直接耦合三种方式 2 目前广泛应用的功率放大器是互补对称式功放电路 它有OCL和OTL两种类型 它们都是由对称的两个射极输出器组合而成 两只配对管导电极性相反 轮流放大信号的正 负半周 为了克服交越失真 应将推挽电路的静态工作点设置在甲乙类状态 3 集成功率放大器具有体积小 重量轻 工作可靠 调试组装方便之优点 在目前得到越来越广泛的应用 使用集成功率放大器的关键是弄清引脚功能 接线图和各外部元件的作用 18 主教材简介书名 电子技术基础第2版 附学习卡 出版单位 高等教育出版社作者 陈振源出版日期 2006 07 01书号 7 04 019714 6适用层次 中职定价 25 20本书参照教育部颁布的中等职业学校电子技术基础教学大纲 以及有关的职业资格标准或行业职业技能鉴定标准 在保留2001年出版的中等职业教育国家规划教材 电子技术基础 编写风格的基础上 根据近几年中职生源的变化情况 贯彻落实 以服务为宗旨 以就业为导向 以能力为本位 的职业教育办学指导思想 修订而成 本书包括模拟电子技术和数字电子技术两部分 模拟部分包括 二极管及整流电路 晶体管及基本放大电路 场效晶体管放大电路 负反馈 低频功率放大器 集成运算放大器 正弦波振荡器 直流稳压电源 晶闸管及应用电路 数字部分包括 数字电路基础 组合逻辑电路 集成触发器 时序逻辑电路 脉冲波形的产生与变换 数模和模数转换 此外 本书还介绍了一些新器件 新知识 如微型片状器件 电路仿真软件EWB等 本书配套有学习指导与同步训练 以及教学光盘 利用书后所附学习卡 登录高等教育出版社 4A网络教学平台 可获得网上教学资源 书在内容上深浅适度 在结构体系上和教学方法上有所创新 既提出了明确的知识目标 又有明确的技能目标 各章配有知识能力测验和实践技能训练 职业教育特色鲜明 本书可作为中等职业学校电子技术应用 电子电器及电工类专业电子技术基础课程教材 也可作为岗位培训教材 19 配套学习用书和多媒体教学光盘书名 电子技术基础学习指导与同步训练 配光盘 作者 陈振源出版单位 高等教育出版社书号 7040149109出版日期 2004 08 01定价 29 50本书是配合中等职业教育国家规划教材 电子