第06章功率放大电路

1、 6.1功率放大概念功率放大概念 本章小结本章小结第六章功率放大电路6.2OTL 电路组成特点及工作原理电路组成特点及工作原理6.3集成功放器件及应用电路集成功放器件及应用电路 6.1.1对功率放大器的要求对功率放大器的要求6.1功率放大概念功率放大概念2放大器的效率要高放大器的效率要高功率放大器的效率功率放大器的效率 ： 1输出足够的功率输出足够的功率。在保证功率管安全工作的前提下，功率放大器的最大输在保证功率管安全工作的前提下，功率放大器的最大输出功率受到允许失真的限制，允许失真越小，最大输出功率出功率受到允许失真的限制，允许失真越小，最大输出功率也越小。也越小。%PP100dO ；P0功

2、率放大器的交流输出功率。功率放大器的交流输出功率。Pd功率放大器的直流电源提供的直流功率。功率放大器的直流电源提供的直流功率。效率与放大器的种类有关，种类不同，效率也不同。效率与放大器的种类有关，种类不同，效率也不同。 6.1功率放大概念功率放大概念 3失真要小失真要小（1）加散热措施以控制结温）加散热措施以控制结温（2）加保护电路以保护功率管）加保护电路以保护功率管由于功率放大器工作在由于功率放大器工作在大信号状态，功放管的电压、大信号状态，功放管的电压、电流变化幅度大，超出晶体电流变化幅度大，超出晶体管特性曲线的线性范围，产管特性曲线的线性范围，产生非线性失真，严重时还将生非线性失真，严重

3、时还将产生幅度失真，如图（产生幅度失真，如图（a）所）所示。在常用的乙类推挽功率示。在常用的乙类推挽功率放大器中，还会产生交越失放大器中，还会产生交越失真。如图（真。如图（b）所示。）所示。4功率管要安全工作功率管要安全工作 1功率放大器的种类功率放大器的种类6.1.2功率放大器的种类和型式功率放大器的种类和型式 （1）甲类甲类：Q 点在放大区的中间部位。当输入正弦信点在放大区的中间部位。当输入正弦信号时，功放管在一个信号周期内均导通。号时，功放管在一个信号周期内均导通。（2）乙类乙类：Q 点在放大区与截止区的交界处。当输入点在放大区与截止区的交界处。当输入正弦信号时，功放管在一个信号周期内半

4、周导通，半周截止。正弦信号时，功放管在一个信号周期内半周导通，半周截止。（3）甲乙类甲乙类：Q 点位置略高于乙类，但低于甲类。当点位置略高于乙类，但低于甲类。当输入正弦信号时，功放管导通大于半周。输入正弦信号时，功放管导通大于半周。6.1功率放大概念功率放大概念 2功率放大器的电路型式功率放大器的电路型式（1）单管功率放大器单管功率放大器一个功放管，工作在甲类，一个功放管，工作在甲类，功放管与输入信号源，功放管与输出负载，都采用变压器耦功放管与输入信号源，功放管与输出负载，都采用变压器耦合电路。合电路。 （2）推挽功率放大器推挽功率放大器两个配对功放管，工作在甲两个配对功放管，工作在甲类或乙类

5、，输入输出负载都采用变压器耦合电路。类或乙类，输入输出负载都采用变压器耦合电路。（3）互补对称式推挽功率放大器互补对称式推挽功率放大器两个配对功放管，两个配对功放管，工作在甲类或乙类，无输入输出变压器，故称为工作在甲类或乙类，无输入输出变压器，故称为 OTL电路。电路。6.1功率放大概念功率放大概念 6.2.1双电源互补对称电路双电源互补对称电路6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理1电路基本结构电路基本结构图（图（a）是双电源互补对称电路的基本形式，简称）是双电源互补对称电路的基本形式，简称 OCL电路。电路。 特点：特点：（1） V1：NPN。 V2：PNP 。V1 V2互补

6、对称。互补对称。（2）两个晶体管特性对称，）两个晶体管特性对称，都工作在乙类状态。都工作在乙类状态。 2工作原理工作原理（2）输入信号到达电路输）输入信号到达电路输入端时入端时（1）vi = 0 时时，V1V2 截止，截止，iC1 = iC2 = 0 两管均无偏置，两管两管均无偏置，两管基极电流均为零而截止。基极电流均为零而截止。 vi 0 ，V1 导通，导通，V2 截止。截止。RL 上得到被放大的正半上得到被放大的正半周电流信号，如图（周电流信号，如图（b）实线所示。）实线所示。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 在一个周期内，两管轮流在一个周期内，两管轮流导通，负载上得到

7、一个完整的导通，负载上得到一个完整的正弦波。正弦波。 互补对称电路互补对称电路：若、两管对称（：若、两管对称（ 值和饱和压降等参值和饱和压降等参数一致）且交替工作，互为补充，这种电路称为互补对称电数一致）且交替工作，互为补充，这种电路称为互补对称电路。单电源供电的路。单电源供电的 OCL 电路又称电路又称 OTL 电路，但该电路与电路，但该电路与输出回路中需要有一个大的电解电容来替代另一个电压。输出回路中需要有一个大的电解电容来替代另一个电压。 6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 3实用实用 OCL 电路电路（1）上述波形在输出波形正负半周的交界处造成）上述波形在输出波形正负

8、半周的交界处造成的波形失真，称交越失真。如图所示。的波形失真，称交越失真。如图所示。产生原理：功率管存在导通电压。产生原理：功率管存在导通电压。 6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 （2）实用电路）实用电路思考题思考题：用电阻取代：用电阻取代 VD4如何？即如何？即 VD4 的作用是的作用是什么？什么？使两管处于甲乙类工作使两管处于甲乙类工作状态，即微导通状态，由于状态，即微导通状态，由于R1、VD4 的存在，只要偏置的存在，只要偏置合适，它即可相互补偿，消合适，它即可相互补偿，消除交越失真，在负载上得到除交越失真，在负载上得到不失真的正弦波。不失真的正弦波。6.2OTL电路

9、组成特点工作原理电路组成特点工作原理 1基本电路基本电路6.2.2单电源互补对称电路单电源互补对称电路与与 OCL 电路电路相比，省去了负电相比，省去了负电源，输出端加接了源，输出端加接了一个大容量电容器。一个大容量电容器。 特点：特点：6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 v1 0 0 ， V1 截止，截止， V2 导通。导通。 RL 上得到被放大上得到被放大的负半周电流信号，的负半周电流信号，C 放电。放电。 v1 0 0， V1 导通，导通， V2 截止。截止。 RL 上得到被放大上得到被放大的正半周电流信号，的正半周电流信号，C 充电。充电。在一个周期内，两只管子轮流放

10、大正负半周电流信号，实在一个周期内，两只管子轮流放大正负半周电流信号，实现现完整周期波形完整周期波形。电容。电容 C 不仅耦合输出信号，还起到负电源的不仅耦合输出信号，还起到负电源的作用。作用。2工作原理工作原理6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 3实用电路实用电路V1：激励级，向激励级，向 V2、 V3 组成的互补组成的互补对称电路提供激励对称电路提供激励信号。信号。 R1：为：为 V1 的偏的偏置电阻，与输出端置电阻，与输出端相连，起交、直流相连，起交、直流负反馈作用。负反馈作用。 C1 、 R3 ：组成具有升压功能的自举电路。只要：组成具有升压功能的自举电路。只要 C1

11、 足够大，足够大，其上交流电压很小，因而其上交流电压很小，因而 C 点电位跟随输出点电位跟随输出 O 点电位而变化，点电位而变化，相当于相当于 V1 管的电流供电电压自动升高，确保管的电流供电电压自动升高，确保 V1 管输出足够的激管输出足够的激励电压。励电压。 6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 4采用复合管的采用复合管的 OTL 电路电路（1）复合管：指用两只或多只三极管按一定规律的组合，）复合管：指用两只或多只三极管按一定规律的组合，等效成一只三极管。如图所示。等效成一只三极管。如图所示。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 复合管组织的原则：复合管组织

12、的原则： 保证参与复合的每只管子三个电极的电流按各自的保证参与复合的每只管子三个电极的电流按各自的正确方向流动。正确方向流动。 复合管的类型取决于前一只管子。复合管的类型取决于前一只管子。 6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 复合管提高了电流复合管提高了电流放大倍数，增大了穿透放大倍数，增大了穿透电流，稳定性变差。改电流，稳定性变差。改进电路如图所示。进电路如图所示。由两只三极管组由两只三极管组成的复合管的电流放成的复合管的电流放大倍数约为两只管子大倍数约为两只管子电流放大倍数系数的电流放大倍数系数的乘积。乘积。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 V3、V5

13、：组成组成 PNP 管管 。V2、V4：组成组成 NPN 管。管。 R9、 R10 ：负反馈电负反馈电阻，用于稳定工作点和减阻，用于稳定工作点和减小失真；小失真； C3、 C6：消振电容，消振电容，消除电路可能产生的自激；消除电路可能产生的自激； C2、 C6：组成自举电组成自举电路。路。 6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理（2）实用电路）实用电路复合管的复合管的 OTL 实用电路如图所示。实用电路如图所示。 6.3.1集成功放器件的性能及主要参数集成功放器件的性能及主要参数它 是 带 散它 是 带 散热片的热片的 14 脚双脚双排直插式塑料排直插式塑料封装结构。封装结构。

14、4100 系列集成电路引脚分布及符号如图所示。系列集成电路引脚分布及符号如图所示。（1）外形图与引出脚）外形图与引出脚14100 系列音频功放集成电路系列音频功放集成电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用 （2）典型工作电压）典型工作电压引脚工作电压的典型值如表所示。在使用中，测量引脚的引脚工作电压的典型值如表所示。在使用中，测量引脚的直流电压，再与其典型值比较，是判断集成电路工作是否正常直流电压，再与其典型值比较，是判断集成电路工作是否正常的有效方法。的有效方法。（1）STK4101 系列功放厚膜集成电路简介系列功放厚膜集成电路简介STK4101 系列音响集成电路广泛应用于组合音响中

15、作立系列音响集成电路广泛应用于组合音响中作立体声功率放大。具有输出功率大、失真小、性能稳定、精度高、体声功率放大。具有输出功率大、失真小、性能稳定、精度高、耐热性好、外围电路简单等优点。电路参数可参考表。耐热性好、外围电路简单等优点。电路参数可参考表。（2）STK4145 音响厚膜集成电路音响厚膜集成电路2STK4101 系列功放厚膜集成电路系列功放厚膜集成电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用 1用用 DG4100 集成电路组成的集成电路组成的 OTL 功率放大电路功率放大电路6.3.2集成功放的典型应用电路集成功放的典型应用电路该应用电路可作为收音机的整个低频放大和功率放大电路，该应用电路可作为收音机的整个低频放大和功率放大电路，其输入端可直接与收音机的检波输出端相接。其输入端可直接与收音机的检波输出端相接。4100 系列集成电路系列集成电路还可作为收录机、电唱机等的功率放大电路。还可作为收录机、电唱机等的功率放大电路。 6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用 用用 STK4145 厚膜集成电路组成厚膜集成电路组成的立体声功放电路的立体声功放电路如图所示。如图所示。2用用 STK4145 厚膜集成电路组成的立体声功放电路厚膜集成电路组成的立体声功放电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用 本章小结本章小结1功率放大器的要求：（功率放大