功率放大电路的分类及特点分析

1、第九章功率放大电路教学目的1 1、 掌握互补功率放大电路的工作原理，熟悉实际功放 OCLOCL 电路2 2、 掌握 LM386LM386 集成功放的工作原理、引脚图及其使用教学重点和难点1 1、 互补功率放大电路的最大输出功率、转换效率和最大输出电压的计算2 2、 LM386LM386 集成功放的应用教学时数 4 4 学时教学内容第一节功率放大电路概述一、 功率放大电路的特点二、 放大电路的组成第二节互补功率放大电路一、 OCLOCL 电路的组成及工作原理二、 OCLOCL 电路的输出功率及效率第三节集成功率放大电路一、 集成功率放大电路的分析二、 集成功率放大电路的主要性能指标三、 集成功率

2、放大电路的应用电子教案4学时本章讨论的问题：功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？2 2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？ 3 3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管 的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？4 4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？5 5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？ 6 6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同 的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工 作状态有关吗？ 7 7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？

3、9.1功率放大电路概述（45 分钟）功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源(直流)电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。功放电路的要求：I.PomaxI.Pomax 大，三极管极限工作；2.2. h h = = PomaxPomax / / PVPV 要高；3 3.失真要小9.1.19.1.1 功率放大电路的特点 一、主要技术指标1 1.最大输出功率 PomPom功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为Po=Po= loUOoloUOo最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率2.2. 转换效率 YY功率放大电路

4、的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。3.3. 最大输出电压 UomUom、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。晶体管集电极电流最大时接近 ICMICM晶体管管压降最大时接近 UlUl (B0(B0 CEOCEO晶体管耗散功率最大时接近 PCMPCM如何选择功放管？要注意极限参数的选择， 还要注意其散热条件， 使用时必须安装合适的散热片 和各种保护措施三、功率放大电路的分析方法采用图解法9.1.29.1.2 功率放大电路的组成 一、为什么共射放大电路图 9.1.19.1.1 小功率共射放大电路的

5、输出功率和效率分析1.1.无输入信号作用时：直流电源提供的直流功率为ICQVCC,即图中矩形ABCOABCO 的面积。集电极电阻RC的功率损耗为I2CQRC即图中矩形 QBCDQBCD 的面积。晶体管集电极耗散功率为ICQUCEQ即图中矩形 AQDOAQDO 的面积。2.2.在输入信号为正弦波时， 若集电极电流也为正弦波：直流电源提供的直流功率不变R/L(=RC/RL)上获得的最大交流功率 P P/Om为即图 9.1.19.1.1 中三角形 QDEQDE 的面积负载电阻RL上所获得的功率 P P。仅为 P Pom的一部分。3.3.结论：共射放大电路输出功率小，效率低( 25%)25%)，不宜作

6、功放。一、变压器耦合功率放大电路1.电路K9.1.2K9.1.22.工作原理：变压器原边线圈电阻可忽略不计，直流负载线电源提供的功率为PV=ICQVCC,全部消耗在管子上。RL等效到原边的电阻为Ni 2RL=Q)RL则可作出交流负载线在理想变压器的情况下，最大输出功率为在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波直流电源提供的功率不变：PV= ICQVCC电路的最大效率为 :P Pom/ /PV=50=50 % %3.实用的变压器功率放大电路希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也随之增大，从而提高效率。电路分析：无输入信号，二管截止有输入信号，

7、二管交替导通重要概念：推挽重要概念：功率放大电路的分类垂直于横轴且过(VCC, 0)。1CQVCC变压器耦合乙类推挽功率放大电路同类型管子在电路中交替导通的方式称为推挽”工作方式。单管壹压器 IM 合功率故大电鼎()电踏(W(W图MfMf誉析F0mCQ CC图 9.1.39.1.3在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类 三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。1.电路图1. 电路结构特点：单电源供电。T1T1 和 T2T2 特性对称2. 工作原理分析：静态时：前级电路应使基极电位为VCC/2,发射结电位为VCC/2,故电容上的电压也VCC/2。工作时

8、：T Ti和 T T2轮流导通，电路为射极跟随状态。3.OTL 乙类功放电路存在的问题:OTLOTL 工作在乙类工作状态，会出现交越失真。4.问题：如何消除？（9.2.1 解决）四、无输出电容的功率放大电路Output Capacitorless （OCL电路）甲球类，三极管导电关于 1 1 成 F F ,小于我 0 0f f CD*CD*丙羌三极管导电小于空甘*逐三、无输出变压器的功率电路Output Transformerless（OTL电路）用一个大容量电容取代了变压器（电容：几百几千微法的电解电容器），如图 9.1.49.1.4ic +甲美，三极管弱 0 0,导电CD t乙类，三极管比

9、甘导电图9.1.4 OTL电路半周电压。因而负载上获得交流功率00 时，T T1和 T T4 4导通，T T2 2和 T T3 3截止，负载上获得正半周电压；当 U Ui i02VCCICMVCC/RLPCM 0.2P0.2Pom例 9.2.19.2.1在图 9.2.29.2.2 所示电路中已知VCC= = 15V,15V, 弦波，晶体管的饱和管压降UCES= = 3V,3V,电压放大倍数约为 1,1,负载电阻RL求解负载上可能获得的最大功率和效率,j,j图9.2.4乙类互补功率放大电路的管耗4.效率TT当Vom= = V VCC时效率最大，Y= =兀/4/4 =78.5=78.5% %。Po

10、IomVom2VCCIomPV4VCC9.2.3OCL电路中晶体管的选择最大管压降UCEmax=2V=2VcC集电极最大电流L = LCmax EmaxVCCUCESIRL三、集电极最大功耗10UcEicd t1 :=1( VCCU-M_ RL:2-0U2-M4U” (VCC-UOMsin t)-sin td tRL输入电压为正=4=4 欧，（1 1）POm1=UU-c8UES)6WQ/VOkF=1n =POm = L半一UCES= 0 628R 4VCC(2)若输入电压最大有效值为8V,则负载上能够获得的最大功率为多少解(1)(2)(2)因为 U UoU Ui,所以 U UomQ8V8V。最

11、大输出功率 小结: 1 1.功放的输入信号幅值较大。分析时应采用图解法。(1)(1)求出功放电路负载上可能获得的交流电压的幅值，(2)(2)求出功放电路负载上可能获得的最大交流功率(3)(3)求出电源提供的直流平均功率(4)(4)求出转换效率2.OCL2.OCL 电路为直接耦合功率电路，为了消除交越失真，应工作在甲乙类状态。9.49.4 集成功率放大电路(45分钟)OTLOTL、OCLOCL 和 BTLBTL 电路均有各种不同电压增益多种型号的集成电路。只需外接少量元件，就可成为实用电路。本节主要掌握集成功放的电路组成，工作原理、主要性能指标和典型运用。9.4.1集成功率放大电路分析LM386

12、LM386 是一种音频集成功放，具有功耗小，电压增益可调节，电源电压范围大，外接图 9.4.19.4.1 LM386LM386 内部电路原理图2.电路分析第一级差分放大电路(双入单出)第二级共射放大电路(恒流源作有源负载)第三级OTLOTL功放电路 输出端应外接输出电容后再接负载。电阻 R R7从输出端连接到 T T2的发射极形成反馈通道，并与R5和R6构成反馈网络，引入深度电压串联负反馈。二、LM386的电内部静态时输出电容上电压为VCC/2/2 最大不失真输出电压的峰一峰值为 i i功率为22RV2CC1W8R强强/ 2Um= -2- 283mVAu输入电压有效值2.LM386 电压增益最

13、大的用法引脚 1 1 和引脚 8 8路。.-3.LM386 的一般用法引脚 1 1 和引脚 5 5 接电阻，也可改变电压放大倍数。结论：学完本节，能根据给定的电压放大倍数、最大输出电压设计图 9.4,59.4,5 LM386LM386 的一般用法UfR5魄UiF =-=- -UOAR5R7R72UOR5R6/ RUOR72R7A=史：2(1 ) :- 20UR5 RR5Re压放大倍数1 1.当引脚 1 1 和 8 8 之间开路时 U Uf=U=UR5+U+UR6U Ui/2/2 2 2.当引脚 1 1 和 8 8 之间外接电阻 R R 时3.3. 当引脚 1 1 和 8 8 之间对交流信号相当

14、于短路时4.4. 在引脚 1 1 和 5 5 之间外接电阻，也可改变电路的电压放大倍数结论：电压放大倍数可以调节，调节范围为 20-200020-2000三、LM386引脚图增益旁跳设定电容输出女2001T1TE 16 1 S 1R2g/ R)u_R5+ ReLM386LM3869.4.2集成功率放大电路的主要阳（gLJ反相稀 曲9.4.3集成功率放大电路的应用设定输入榆入0 0 9.4.29.4.2 LM386LM386 的外形和引脚的排列、集成OTL电路的应用 1.LM386 外接元件最少的用溢电路如图 9.4.3最大输出I889.4.3 I娅外搂元件少的用核压0.1 pF Woe$图 9.4.49.4.4 LMLM增益pF 1恐8之间交流短250云5 - +lf三、集成BTL电路的应用TDA1556TDA1556 为 2 2 通道 BTLBTL 电路。可作为立体声扩音机左，、集成OCL电路的应用TDA1521TDA1521入TDA1521TDA1521 为 2 2 通道 OCLOCL 电路，可作为立体声扩音机