13汽车电工电子技术翟秀军项目四汽车执行器与控制任务三音频信号放大电路全解

1、-项目四项目四 项目描述：项目描述： 三极管及其控制电路三极管及其控制电路1音频信号放大电路音频信号放大电路3三极管及其放大电路三极管及其放大电路2集成运算放大器及其应用集成运算放大器及其应用4任务三任务三 学习目标：学习目标：知识目标知识目标 1.理解多级放大电路之间的连接方式；理解多级放大电路之间的连接方式； 2.理解电压放大电路与功率放大电路的区别；理解电压放大电路与功率放大电路的区别； 3.理解功率放大电路的三种工作状态。理解功率放大电路的三种工作状态。 能力目标能力目标 1.掌握不同耦合方式多级放大电路的组成及其应用场合；掌握不同耦合方式多级放大电路的组成及其应用场合； 2.掌握功率

2、放大电路的指标要求；掌握功率放大电路的指标要求； 3.掌握互补对称放大电路的工作特性。掌握互补对称放大电路的工作特性。 什么是音频放大电路？什么是音频放大电路？1什么是耦合？什么是耦合？2放大电路之间的耦合方式有哪些？放大电路之间的耦合方式有哪些？3任务二任务二什么是功率放大电路？什么是功率放大电路？4功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？5什么是音频放大电路？什么是音频放大电路？ 音频是指人类能够听得见的声音信号的频率范围音频是指人类能够听得见的声音信号的频率范围（20HZ20KHZ）。音频放大电路就是对微弱声音信）。音频放大电路就是对微弱声音信号进行处理的电子电路

3、。通常，音频放大电路由四部号进行处理的电子电路。通常，音频放大电路由四部分组成，即音频信号源、前级放大电路、功率放大电分组成，即音频信号源、前级放大电路、功率放大电路和扬声器。路和扬声器。 什么是音频放大电路？什么是音频放大电路？ 什么是耦合？什么是耦合？ 一般放大电路都是由多级放大电路组成，从而对一般放大电路都是由多级放大电路组成，从而对输入信号进行输入信号进行“逐级接力式逐级接力式”的连续放大，以便获得足的连续放大，以便获得足够的输出功率去推动负载工作。多级放大电路中，每够的输出功率去推动负载工作。多级放大电路中，每两个单级放大电路之间的连接方式称为耦合。两个单级放大电路之间的连接方式称为

4、耦合。什么是耦合？什么是耦合？放大电路之间的耦合方式有哪些？放大电路之间的耦合方式有哪些？常见耦合方式有：常见耦合方式有： 直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电直接耦合、阻容耦合、变压器耦合、光电耦合等。耦合等。放大电路之间的耦合方式有哪些？放大电路之间的耦合方式有哪些？1. 直接耦合直接耦合既是第一级的集电极电阻，既是第一级的集电极电阻，又是第二级的基极电阻又是第二级的基极电阻 能够放大变化缓慢的能够放大变化缓慢的信号，便于集成化，信号，便于集成化， Q点相互影响，点相互影响，存在零点存在零点漂移现象。漂移现象。 当输入信号为零时，前级由温度变化所引起的电流、当输入信号为零时，前级由温度变化

5、所引起的电流、电位的变化会逐级放大。电位的变化会逐级放大。输入为零，输出输入为零，输出产生变化的现象产生变化的现象称为零点漂移称为零点漂移第二级第二级第一级第一级放大电路之间的耦合方式有哪些？放大电路之间的耦合方式有哪些？2.2.阻容耦合阻容耦合 Q点相互独立点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频。不能放大变化缓慢的信号，低频特性差，不能集成化。特性差，不能集成化。共射电路共射电路共集电路共集电路有零点漂移吗？有零点漂移吗？ 利用电容连接信号利用电容连接信号源与放大电路、放大源与放大电路、放大电路的前后级、放大电路的前后级、放大电路与负载，为阻容电路与负载，为阻容耦合。耦合。放大电路之间的耦

6、合方式有哪些？放大电路之间的耦合方式有哪些？3.3.变压器耦合变压器耦合L2L2c21RIRIPPl，从变压器原从变压器原边看到的等边看到的等效电阻效电阻 可能是实际的负载，也可能是实际的负载，也可能是下级放大电路可能是下级放大电路 理想变压器情理想变压器情况下，负载上获况下，负载上获得的功率等于原得的功率等于原边消耗的功率。边消耗的功率。实现阻抗变换L221L2c2L)(RNNRIIRl什么是功率放大电路？什么是功率放大电路？例：例： 扩音系统扩音系统实际负载实际负载什么是功率放大电路？什么是功率放大电路？ 在电子系统中，模拟信号被放大在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负

7、载。如使扬声器发声、继电器后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、动作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。以输出较大功率为目的的放大电路称为功率放大电路以输出较大功率为目的的放大电路称为功率放大电路功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取什么是功率放大电路？什么是功率放大电路？ 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使放大电路。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大输出信号电压大； 输出信号电流大输出信号电流大； 放大电

8、路的输出电阻与负载匹配放大电路的输出电阻与负载匹配。什么是功率放大电路？什么是功率放大电路？一、功放电路的特点和要求一、功放电路的特点和要求1、输出功率尽可能大、输出功率尽可能大 在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角度还分有度还分有 过电流区过电流区 过电压区过电压区 过损耗区过损耗区它们的位置如图所示。它们的位置如图所示。 过电流区是由最大允许集电极电流过电流区是由最大允许集电极电流确定的，超过此值，确定的，超过此值，将明显下降。将明显下降。 过

9、电压区由过电压区由c、e间的击穿电压间的击穿电压U(BR)CEO所决定。所决定。过损耗区由集电极功耗过损耗区由集电极功耗PCM所决定。所决定。三极管的极限工作区三极管的极限工作区 什么是功率放大电路？什么是功率放大电路？2、非线性失真要小、非线性失真要小3、效率要高、效率要高4、功放管散热和保护问题不可忽视、功放管散热和保护问题不可忽视5、分析方法、分析方法oTV=PPP%100VoPP电源提供的直流功率功率负载上得到的交流信号:VoPP放大电路输出给负载的功率是放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的，若效率不由直流电源提供的，若效率不高，则能量浪费，管子温度升高，则能量浪费，管子温度升高

10、，减短管子的寿命高，减短管子的寿命功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？CCETIUP功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？： 在在一个信号周期一个信号周期内都有电流流过晶体管内都有电流流过晶体管管子的导通角为管子的导通角为360o 静态电流大于静态电流大于0，管耗大，效率低，管耗大，效率低功放：功放： 管子只有管子只有半个周期半个周期内导通内导通管子的导通角为管子的导通角为180o静态电流等于静态电流等于0，效率高

11、，效率高功放：功放： 管子的导通时间管子的导通时间大于半个大于半个周期但是周期但是小小于一个周期于一个周期，比半个周期稍多些，比半个周期稍多些功放：管子导通时间功放：管子导通时间小于半个周期小于半个周期功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？ 甲类功率放大器甲类功率放大器0CEQULCQCEQRIUCCVCEu可获得的最大交流功率为可获得的最大交流功率为LRLCQomRIP22R RL L选择很重要，实际选择很重要，实际R RL L都偏小要得到合适都偏小要得到合适R RL L，就需要进行阻抗匹配，就需要进行阻抗匹配，变压器可实现。变压器可实现。CESUCEQUouCEu

12、直流电源提供直流电源提供的直流功率的直流功率集电极电阻集电极电阻R RC C的的功率损耗功率损耗晶体管集电晶体管集电极耗散功率极耗散功率功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？甲类功率放大器存在的缺点：甲类功率放大器存在的缺点： 输出功率小输出功率小 静态功率大，效率低静态功率大，效率低功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？乙类功率放大器乙类功率放大器 一、电路组成一、电路组成+ui_+uo_C1C2RBRLRET+VccRsus+-bce功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？+uo_EBRBRLRET+Vccui+-

13、bce+-ui+uo_RBRLT+Vccbce功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？+-ui+uo_RBRLT+Vccbce功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？结构特点结构特点:互补对称：互补对称： 电路中采用两个晶电路中采用两个晶体管：体管：NPN、PNP各各一支；一支； 两管特性一致。组两管特性一致。组成互补对称式射极输成互补对称式射极输出器。出器。uuVCCVCCoiLR 功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？ic1ic2 静态时：静态时：ui = 0V ic1、ic2均均=0（乙（乙类工作状态）类工作状态）

14、 uo = 0V动态时：动态时：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。uuVCCVCCoiLR功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？ 当输入信号处于正半周时，且当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此幅度远大于三极管的开启电压，此时时NPNNPN型三极管导电，有电流通过型三极管导电，有电流通过负载负载R RL L，按图中方向由上到下，与，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。假设正方向相同

15、。 当输入信号为负半周时，且幅度远当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时大于三极管的开启电压，此时PNPPNP型三型三极管导电，有电流通过负极管导电，有电流通过负 载载R RL L，按图中，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周，一个负半周是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，轮流导电，在负载上将正半周和负半周在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波合成在一起，得到一个完整的不失真波形。形。功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？ 严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开

16、启严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些会出现一些非线性失真非线性失真，这个失真称为，这个失真称为交越失真交越失真。功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？输入输出波形图输入输出波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压uuVCCVCCoiLR功率放大电路的工作状态如何分功率放大电路的工作状态如何分类？类？ 静态时静态时: T1、T2两管发射结电压分两管发射结电压分别为二极管别为二极管D1、 D2的正向导通的正向导通压降，致使两管均处于微弱导压降，致使两管均处于微弱导通状态通状态甲乙类工作状态甲乙类工作状态动态时：动态时：设设 ui 加入正弦信号。正半加入正弦信号。正半周周 T2 截止截止，T1 基极电位进一步基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负提高，进入良好的导通状态；负半周半周T1截止，截止，T2 基极电位进一步基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。降低，进入良好的导通状态。1.1.基本原理基本原理 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路电路中增加电路