功率放大器件...ppt

(8-1),电子技术,第八章功率放大器,模拟电路部分,(8-2),第八章功率放大器,8.1概述8.2互补对称功率放大电路8.3实际功放电路8.4集成功率放大器8.5变压器耦合式功放电路,(8-3),分析功放电路应注意的问题,(1)功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM、UCEM、PCM。,(8-4),(2)电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。,(3)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。PE：电源提供的直流功率。,(8-5),不合适，因为效率太低。,估算射极输出器的效率：,(设RL=RE),(8-6),为使输出信号的幅值尽可能大(要保证不失真)，静态工作点（Q）设置较高（靠近负载线的中部）。,若忽略晶体管的饱和压降和截止区，输出信号uo的峰值最大只能为：,uo的取值范围,直流负载线,交流负载线,UCEQ=0.5USC,静态工作点：,(8-7),放大电路的输出没有失真的工作方式称为甲类放大。,1.直流电源输出的功率,2.最大负载功率,3.最大效率,(RL=RE时),(8-8),如何解决效率低的问题？,办法：降低Q点。,既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射极输出器。,缺点：但又会引起截止失真。,(8-9),8.2互补对称功率放大电路,OTL:OutputTransformerLess,OCL:OutputCapacitorLess,互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特性一致。,类型：,(8-10),8.2.1无输出电容的互补对称功放电路,一、工作原理（设ui为正弦波）,电路的结构特点：,1.由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。,2.双电源供电。,3.输入输出端不加隔直电容。,(8-11),动态分析：,ui0V,T1截止，T2导通,ui0V,T1导通，T2截止,iL=ic1;,iL=ic2,T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。,因此，不需要隔直电容。,静态分析：,ui=0VT1、T2均不工作uo=0V,(8-12),乙类放大的输入输出波形关系:,死区电压,交越失真：输入信号ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。,(8-13),(1)静态电流ICQ、IBQ等于零；(2)每管导通时间等于半个周期；(3)存在交越失真。,乙类放大的特点：,(8-14),二、最大输出功率及效率的计算,假设ui为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出达到最大值。,负载上得到的最大功率为：,若忽略晶体管的饱和压降，则负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为：,(8-15),电源提供的直流平均功率计算：,每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:,两个电源提供的总功率为：,USC1=USC2=USC,(8-16),效率为：,(8-17),三、电路的改进,1.克服交越失真,交越失真产生的原因：在于晶体管特性存在非线性，uiIB，则,(8-21),3.电路中增加复合管,增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。,复合管的构成方式：,方式一：,(8-22),12,晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。,方式二：,(8-23),改进后的OCL准互补输出功放电路：,T1：电压推动级,T1、R1、R2：UBE倍增电路,T3、T4、T5、T6：复合管构成的输出级,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。,(8-24),8.2.2无输出变压器的互补对称功放电路,一、特点,1.单电源供电；,2.输出加有大电容。,二、静态分析,则T1、T2特性对称，,令：,(8-25),三、动态分析,设输入端在0.5USC直流电平基础上加入正弦信号。,若输出电容足够大，UC基本保持在0.5USC，负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,时，T1导通、T2截止；,(8-26),四、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：,(8-27),实用OTL互补输出功放电路,调节R,使静态UAQ=0.5USC,D1、D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真。,Re1、Re2：电阻值12，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。,(8-28),8.3实际功放电路,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）。,(8-29),输出功率的估算：,输出电压的最大值约为19.7V，设负载RL=8,则最大输出功率为：,实际输出功率约为20W。,注：该实用功放电路的详细分析计算请参考模拟电子技术基础（童诗白主编）。,(8-30),8.4集成功率放大器,特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。,集成功放LM384：,生产厂家：美国半导体器件公司,电路形式：OTL,输出功率：8负载上可得到5W功率,电源电压：最大为28V,(8-31),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-输出端（经500电容接负载）,1-接旁路电容（5）,9、13-空脚（NC）,(8-32),集成功放LM384外部电路典型接法：,调节音量,电源滤波电容,外接旁路电容,低通滤波,去除高频噪声,输入信号,输出耦合大电容,(8-33),利用变压器的阻抗变换功能，可实现功放电路和负载间的匹配，以弥补其它类型功放电路的不足。,一、特点,根据公式,得电源电压：,90V的电压对电子电路显然不合适。,利用变压器阻抗变换关系(RL=K2RL)，把阻抗变小，便可解决以上问题。,8.5变压器耦合式功放电路,(8-34),（变阻抗）,变压器原、副边阻抗关系,从原边等效：,结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。,(8-35),二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器,1.原理电路,放大器：由两个共射极放大器组成，两个三极管的射极接在一起。,(8-36),输入变压器：将输入信号分成两个大小相等相位相反的信号，分别送两个放大器的基极，使T1、T2轮流导通。,输出变压器：将两个集电极输出信号合为一个信号，耦合到副边输出给负载。,(8-37),2.动、静态分析,静态分析：,ui=0，T1、T2均截止，iL=0。,变压器线圈对于直流相当于短路。,(8-38),动态分析：,ui0时：T1导通、T2截止，ic1经变压器耦合给负载，iL的方向由ic1决定。,若ui为正弦信号，则iL近似为正弦波。,ui0时：T2导通、T1截止，ic2经变压器耦合给负载，iL的方向由ic2决定。,T1、T2都只在半个周期内工作，存在交越失真。,(8-39),3.输出功率及效率,分析方法和前述互补对称功放电路类似，请自