《模拟电路》课件ppt 9

第九章功率放大器模拟电路1第九章功率放大器91功率放大电路概述92互补对称功率放大电路93实际功放电路94集成功率放大器95变压器耦合式功放电路2例1扩音系统执行机构功率放大器的作用用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。91功率放大电路概述功率放大电压放大信号提取3例2温度控制R1R3标准电阻UA基准电压RT热敏电阻A电压放大器RTTUOT温度调节过程UBUO1R1AR2UOUSCR3RT功放B温控室AUO1加热元件4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。ICMPCMUCEMICUCE52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。6不合适，因为效率太低。UOTUO射极输出器输出电阻低，带负载能力强，可以用做功率放大器吗问题讨论IBRBUOUSCUIRE估算射极输出器的效率QICUCEUSC设RLRE7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QICUCEUSC直流负载线交流负载线UCEQ05USC静态工作点8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RLRE时9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。1092互补对称功率放大电路互补对称功放的类型无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）OTLOUTPUTTRANSFORMERLESSOCLOUTPUTCAPACITORLESS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11921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UIUSCT1T2UOUSCRLIL1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。12IC1IC2动态分析UI0VT1截止，T2导通UI0VT1导通，T2截止ILIC1UIUSCT1T2UOUSCRLILILIC2T1、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UI0VT1、T2均不工作UO0V13乙类放大的输入输出波形关系UIUSCT1T2UOUSCRLIL交越失真死区电压UIUOU“OUOTTTT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。14UIUSCT1T2UOUSCRLIL1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15二、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。ULMAX负载上得到的最大功率为ILUSCRLUIT1T2ULUSC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16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USC1USC2USCTIC117效率为18三、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223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CBET1T2IBICBECIBIC方式一23BECIBIC12晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。方式二CBET1T2IBIC复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效后晶体管的性能确定均如下24改进后的OCL准互补输出功放电路T1电压推动级T1、R1、R2UBE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。USCUSCR1R2RLUIT1T2T3T4T5T625UEEUCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4级互补对称射极跟随器差动放大器第2级第1级差动放大器第3级单管放大器集成运放内部的功率放大器26922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05USCRLUIT1T2USCCAULUC27三、动态分析设输入端在05USC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05USC，负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。IC1IC2交越失真RLUIT1T2USCCAUL时，T1导通、T2截止；时，T1截止、T2导通。05USCUIT28四、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ULULMAXUITT29实用OTL互补输出功放电路调节R,使静态UAQ05USCD1、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。D1D2UIUSCRLT1T2T3CRBRE1RE2B1B2A3093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）；4OCL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）；8UBE倍增电路（T6、R2、R3）；9调整输出级工作点元件（RE7、RC8、RE9、RE10）。3124VUIRLT7T8RC824VR2R3T6RC1T1T2RB1RB2C1RFR1D1D2T3RE3T4RE4C2T5RE5C3C4T9T10RE10RE7RE9C5R4BX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32输出功率的估算输出电压的最大值约为197V，设负载RL8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）。3394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28V34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）12345678910111213141接旁路电容（5）9、13空脚（NC）35集成功放LM384外部电路典型接法50001278146215VCCUI8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36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、特点例OCL电路中，若RL80、需要输出功率PO50W。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RLK2RL，把阻抗变小，便可解决以上问题。95变压器耦合式功放电路37（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。38二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器1原理电路UIT2T1RLUSCILN2N1N1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。39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。UIT2T1RLUSCILN2N1N140UIT2T1RLUSCILN2N1N12动、静态分析静态分析UI0，T1、T2均截止，IL0。变压器线圈对于直流相当于短路。41UIT2T1RLUSCILN2N1N1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。IC2IC1T1、T2都只在半个周期内工作，存在交越失真。423输出功率及效率分析方法和前述互补对称功放电路类似，请自行分析。这里的负载为变压器原边等效负载RL。