第低频功率放大器

1、第5章 低频功率放大器n概述n乙类双电源互补对称功率放大电路第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器本章主要内容1.1. 基本概念：基本概念： 三极管的甲类、乙类和甲乙类三极管的甲类、乙类和甲乙类工作状态工作状态； 交越失真交越失真2.2. PO（输出功率）；（输出功率）； POM（最大输出功率）；（最大输出功率）；3. 3. （效率）（效率）= =PO/ /PV；4.4. 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。：根据极限参数选择晶体管。双电源互补对称电路工作在乙类时，双电源互补对称电路工作在乙类时，BJTBJT器件器件安全工作必须要满足的极限参数（安全工作必须要满足的极限参数（3 3个）：

2、个）：PCM，V(BR)CEO，ICM第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器5.1 5.1 概述概述一.什么是功率放大电路？能够能够向负载提供足够信号功率向负载提供足够信号功率的放大电路称的放大电路称为为功率放大电路，简称，简称功放。 二者无本质的区别，都是能量的控制二者无本质的区别，都是能量的控制与转换。与转换。二.功率放大电路与前面介绍的电压放大电路的差异？第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器 不同之处：不同之处：各自追求的指标不同。各自追求的指标不同。电压放大电路：电压放大电路：功率放大电路：功率放大电路：主要要求主要要求使负载得到不失真的电压信号使负载得到不失真的电压信号，其

3、输出功率并不一定很大；通常为其输出功率并不一定很大；通常为小信号小信号放大电路。放大电路。主要要求主要要求获得尽可能大的不失真（或失真获得尽可能大的不失真（或失真较小）输出功率和转换效率较小）输出功率和转换效率，通常是在，通常是在大大信号信号状态下工作。状态下工作。第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器5.1.1 功率放大电路的特点1. 输出功率要大；输出功率要大；2. 效率要高；效率要高；VOPP 输出功率电源提供的功率越大，效率越高越大，效率越高3. 非线性失真要小；非线性失真要小；4. 管耗较大，要考虑散热问题；管耗较大，要考虑散热问题；5. 功放管的保护问题功放管的保护问题第6章

4、直流稳压电源第5章 低频功率放大器5.1.2 功率放大电路分类 根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分甲类甲类：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态乙类：乙类：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态甲乙类：甲乙类：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态晶体管在信号的多半个周期处于导通状态第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器QICQ 甲类放大电路的特点：称为甲类放大电路在整个周期内都有电流流过放大器件，即在整个周期内都有电流流过放大器件，即在一在一周期内周期内iC0。 甲类

5、放大电路的缺点：管耗大管耗大故电压放大电路不适宜作为功率放大电路！效率低效率低max=50%第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器Q称为乙类放大电路乙类放大电路的特点： 在一个周期内在一个周期内只有半个只有半个周期周期iC0。 max=78.5%缺点：波形失波形失真严重真严重第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器Q甲乙类放大电路的特点：称为甲乙类放大电路在一个周期内有在一个周期内有半个周期以上半个周期以上iC0。甲乙类放大电路的缺点：iC波形会产生失真波形会产生失真第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器唯一的办法就是在电路结构上做文章，于是唯一的办法就是在电路结构上做文章，于是引出

6、：引出：如何解决提高了效率却使电路波形产生严重失真的矛盾呢？5.2 乙类互补对称功率放大电路第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器5.2.1 OCL互补对称功放 组成和原理 互补对称：互补对称： 电路中采用两个双极性电路中采用两个双极性三极管：三极管：NPN、PNP各一各一支；支； 两管特性一致。组成互两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。补对称式射极输出器。5.2 5.2 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路 uuVCCVCCoiLROCL:Output Capacitorless【无输出电容器】第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器uuVCCVCCoiLRRLui-V

7、CCT2先单独分析一下先单独分析一下T1和和T2：uuVCCVCCoiLRRLui+-VBE前提：忽略前提：忽略b、e间压降，即：视间压降，即：视VBE=0。是射极输出是射极输出 为电压跟随器为电压跟随器T1T2ui0时，时，T1导通；导通；ui0时，时，T1不不导通导通ui0时，时，T2导通；导通；ui0时，时，T2不不导通导通二者可以二者可以互补互补输出输出第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器1. 静态时：ui = 0V分析电路分析电路uuVCCVCCoiLRiC2iC1 ic1、ic2均均=0 uo = 0V没有电流，故没有消耗，从而解决了静态功耗的问题第6章 直流稳压电源第5章

8、低频功率放大器uuVCCVCCoiLR2. 动态时：ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL= ic1 ;iC1第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器uuVCCVCCoiLR 2. 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、T2两个管子交替承担放大任务，在负载上两个管子交替承担放大任务，在负载上得到完整的正弦波。得到完整的正弦波。iC2组成“推挽式电路”第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器最大不失真输出功率Pom1.输出功率Poooo=IVP设设Vom为输出电压的最大值，即幅值，则为输出电压的最大值，即幅

9、值，则有效值有效值Vo为：为：2omoVV CESCComUVV，若忽略，若忽略UCESL2CCL2CESCComRVRUVP212)(则则 需熟记需熟记L2omo=RVP2L2CComRVP21L2omLomomRVRVV2225.2.2 OCL互补对称功放分析 第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器2.2.效率效率 Vo=PP时，时，当当 CComVV% 78.54max 最高效率最高效率 maxmaxCComVV4=可见效率与负载RL无关电源提供的直流总功率电源提供的直流总功率第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器3.3.选功率选功率BJTBJT管的原则管的原则1. 最大允许管耗

10、最大允许管耗PCM必须大于必须大于0.2Pom；2. 击穿电压击穿电压V(BR)CEO2VCC；3. 通过通过BJT的最大集电极电流为的最大集电极电流为VCC/RL，所选，所选BJT的的ICM一般不宜低于此值。一般不宜低于此值。第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器例：功放电路如图所示，设已知例：功放电路如图所示，设已知VCC=12V，RL=8 ，三极管，三极管的极限参数的极限参数ICM=2A, U(BR)CEO =30V， PCM=5W. 求求负载上可能负载上可能得到的最大输出功率得到的最大输出功率Pom，并检验三极管能否安全工作？并检验三极管能否安全工作？wRVP98*212212L2

11、CCoARVILCCCM5 . 1812V24V2UCCCEm=W8 . 1W92 . 02 . 0omVT1mPP第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器乙类互补对称放大电路的输入输出波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压uuVCCVCCoiLR考虑实际电路中考虑实际电路中VBE0Si:约约0.6VGe:约约0.2V第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器可见，利用乙类双电源互补对称电路在一定程度上解决了效率和电路波形产生严重失真的矛盾，但是这类电路还存在着一个不可克服的缺点：交越失真！如何解决交越失真的问题呢？5.2.5 消除交越失真互补对称功率放大电路措施：措施：修

12、改电路修改电路，想办法解决交越失真的问题。，想办法解决交越失真的问题。第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器一.甲乙类双电源互补对称电路解决方法：解决方法：设法设法建立合适的建立合适的Q点点，使两只三极管，使两只三极管T1和和T2均工作在均工作在临界导通临界导通或称或称微导通状态微导通状态。因此想到利用二极管进行偏置，从而可因此想到利用二极管进行偏置，从而可以克服交越失真。以克服交越失真。5.2.5 消除交越失真互补对称功放电路第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器前面讲的这个电路解决了乙类放大电路的交越失真问题，但它也存在一个缺点：由于D1、

13、D2的导通压降是固定的，故电路的偏置电压不可调。如何解决这个问题？引出了前面电路的改进电路，如下：第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器改进电路：uuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCvouuRoLi2R1DD2VCC1RVCCviT3Re3Rc3iC1iC2iLiB1iB2B2uuRoLi2R1DD2VCC1RVCCB1R1*R2T421BBV-+VCE4VBE4+-将将D1、D2的位置换

14、成一个三极管的位置换成一个三极管T4。只考虑改进部分：只考虑改进部分：214BBCEVV24RBEVV且且42124CEBEVRRRV42214BECEVRRRV4211BEVRR而而VBE4固定固定(Si:0.60.7V)，故调整故调整R1与与R2的比值就可的比值就可改变改变T1与与T2间偏置电压。间偏置电压。电路缺点：双电源！第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器1W的小功率放大器的小功率放大器 10W以上的中功率放大器以上的中功率放大器 25W的厚膜集成功率放大器的厚膜集成功率放大器 输出功率发展变革输出功率发展变革5.3 5.3 集成功率放大器集成功率放大器第6章 直流稳压电源第5

15、章 低频功率放大器单声道的单路输出集成功率放大器单声道的单路输出集成功率放大器 双声道立体声的二重双路输出集成功率放大器双声道立体声的二重双路输出集成功率放大器 电路结构发展变革电路结构发展变革第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器一般的一般的OTL功率放大器集成电路功率放大器集成电路 具有过压保护电路、过热保护电路、负载短路保护具有过压保护电路、过热保护电路、负载短路保护电路、电源浪涌过冲电压保护电路、静噪声抑制电电路、电源浪涌过冲电压保护电路、静噪声抑制电路、电子滤波电路等功能更强的集成功率放大器路、电子滤波电路等功能更强的集成功率放大器 电路功能发展变革电路功能发展变革第6章 直流稳压电源第5章 低频功率放大器本章小结归纳一下本章的线索：电压放大电路(甲类放大电路)为了提高为了提高转换效率转换效率引出了乙类、甲乙类放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路为解决波形失真问题为解决波形失真问题为了解决交为了解决交越失真问题越失真问题甲乙类双电源互补对称功率放大电路(可利用二极管或vBE扩大电路进行偏置)甲乙类单电源互补对称功率放大电路为解决电路工作点偏置和稳为解决电路工作点偏置和稳定问题，及双电源的缺点定问题，及双电源的缺点为解决输出电压为解决输出电压VomVCC/2的矛盾的矛盾自举电路必须要掌握，会求各参数求各参数时用VCC/2代替VCC第6章 直流稳压电源第5章 低频功率