模拟电子技术 第九章 功率放大电路(new)

1、第九章 功率放大电路模拟电子技术电 子 教 案沈阳工业大学电子技术教研室第九章 功率放大电路第九章 功率放大电路第九章 功率放大电路 目 录 第一节 功放的基本概念 第二节 OCL型乙类功放计算 第三节 集成功率放大器第九章 功率放大电路概 述 功率放大器是电子设备中是不可少的单元电路， 因此需要重点掌握。教学要求 掌握功放基本概念 掌握功放电路参数；会选择功放管目录目录第九章 功率放大电路第一节 功放的基本概念一、什么是功率放大器1.是一个能够供给负载足够功率，控制它工作的放大器2.是一个能量转换器，即将直流电源能量转换为交流 能量3.在结构上功放电路通常处于电子设备末级输输入入级级中中间间

2、级级电电压压放放大大末末前前级级小小功功率率末末级级输输出出级级功功放放级级（） 负负载载 电电动动机机打打印印机机继继电电器器小小信信号号U Ui iU Uo o仪仪表表图图9 91 1 电电子子设设备备框框图图目录目录第九章 功率放大电路二、功放技术指标及主要特点二、功放技术指标及主要特点1.主要技术指标输出功率Po：不是质量指标，所需数值按需而定效率：=PO/PDC PO输出的正弦交流功率 PDC直流电源供给的功率 1，其值表明功放损耗大小的。 越大越好，大表明经济指标好非线性失真系数THD 对其大小要求视功放用途而定 如：音响设备 THD0.1 目录目录第一节 功放的基本概念第九章 功

3、率放大电路 2.2.对功放的基本要求对功放的基本要求 在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。即输出功率尽可能大。 效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为态时功放管的集电极电流近似为0。 通常要求具有低输出电阻第一节 功放的基本概念第九章 功率放大电路3.3.功放管的工作特点功放管的工作特点功放的Po是由BJT（称功放管功率管）提供的。大信号工作，尽限运用 尽限运用是指： 功放管的工作电流Ic接近于ICM 电压Uce接近于U(BR)C

4、EO 损耗功率Pc接近于PCM 电流幅值最大时，处于临界饱合状态功放管易损坏易失真 因工作电流和电压大目录目录第一节 功放的基本概念第九章 功率放大电路三、功放类型三、功放类型1.从功放管的工作状态分1)甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 2) 效率最低效率最低2) 乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 效率最高效率最高3) 甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态 效率居中效率居中2.从工作频谱分 ： 低频功放 高频功放

5、 宽带功放 脉冲功率放大器目录目录第一节 功放的基本概念第九章 功率放大电路3. 制做工艺分： 分立件功放 集成功放4.从构成方式分： 变压器耦合：单电源供电，单电源供电，笨重，效率低，低频特性差。笨重，效率低，低频特性差。 OCL型 ：双电源供电，双电源供电，效率高，低频特性好。效率高，低频特性好。 OTL型：单电源供电，单电源供电，低频特性差。低频特性差。 BTL型：单电源供电，单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。低频特性好；双端输入双端输出。第一节 功放的基本概念第九章 功率放大电路一、对输出级的要求一、对输出级的要求 互补输出级是直接耦合的功率放大电路。互补输出级是直接耦合的功率

6、放大电路。输入为零时输出为零输入为零时输出为零第二节 OCL型乙类功放计算最大不失真输出电压最大最大不失真输出电压最大负载电阻上无直流功耗；负载电阻上无直流功耗；双电源供电时双电源供电时Uom的峰值接近电源的峰值接近电源电压。电压。 单电源供电单电源供电Uom的峰值接近二分的峰值接近二分之一电源电压。之一电源电压。射极输出形式射极输出形式静态工作电流小静态工作电流小直流功耗小直流功耗小带负载能力强带负载能力强第九章 功率放大电路二、基本电路二、基本电路静态时静态时T1、T2均截止，均截止，UB= UE=01 1、特征：、特征：T T1 1、T T2 2特性理想对称。特性理想对称。2 2、静态分

7、析、静态分析T1的输入特性的输入特性理想化特性理想化特性第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路3 3、动态分析、动态分析ui正半周，电流通路为正半周，电流通路为 +VCCT1RL地，地， uo = ui 两只管子交替工作，两路电源交替供电，两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。双向跟随。ui负半周，电流通路为负半周，电流通路为 地地 RL T2 -VCC， uo = ui第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路4 4、交越失真、交越失真消除失真的方法：消除失真的方法：设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。信号在零附近两信号在零附近两只管子均截止只管子均截止开启开

8、启电压电压第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路三、消除交越失真的互补输出级三、消除交越失真的互补输出级1. 1. 对偏置电路的要求：有合适的对偏置电路的要求：有合适的Q Q点，且动态电阻尽可点，且动态电阻尽可能小，即动态信号的损失尽可能小。能小，即动态信号的损失尽可能小。2. 2. 如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通，如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通，那么当有信号输入时两只管子中至少有一个导通，那么当有信号输入时两只管子中至少有一个导通，因而消除了交越失真。因而消除了交越失真。3. 3. 二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效为二极管导通时，对直流电源的作用可近

9、似等效为0.60.60.8V0.8V的一个直流电池，对交流信号的作用可等的一个直流电池，对交流信号的作用可等效为一个数值很小的动态电阻。效为一个数值很小的动态电阻。第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路消除交越失真的互补输出级消除交越失真的互补输出级ib2b1D2D1B1B2uuuUUU动态：静态：倍增电路故称之为，则若BEBE44321B2UURRRUIIBB第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路四、准互补输出级四、准互补输出级 BE545EB3BE2BE1)1 ( URRUUU静态时：ib3b1uuu动态时：为保持输出管的良好对称性，输出管为同类型晶体管。为保持输出管的

10、良好对称性，输出管为同类型晶体管。第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路五、五、互补输出级的分析估算互补输出级的分析估算求解输出功率和效率的方法求解输出功率和效率的方法:然后求出电源的平均功率，然后求出电源的平均功率，CCC(AV)VVIP效率效率VomPP1 1、输出功率、输出功率2CESCComUVUL2CESCCom2)(RUVPL2omomRUP在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，则，则第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路2 2、效率、效率LCESCCCCCC 0 LCESCCV)(2 d sin1RUVVtVtRUVPL2CESCCom2)(

11、RUVPCCCESCC4 VUV第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路3 3、晶体管的极限参数、晶体管的极限参数CMLCCmaxCIRViCEO(BR)CCmaxCE2UVuttRUtUVP d sin) sin(21LOM 0 OMCCTPT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得CCCCOM 6 . 02VVU 在输出功率最大时，因管压降最小，在输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。集电极电流最小，故管子损耗也不大。管子功耗与输出电压峰值的关系为管子功耗与输出电压峰值的关系为第二节 OCL型乙类功放计算第九章 功率放大电路L22Tmax RVPCC。，则若omom2TmaxL2CComCES2 . 0220PPPRVPU因此，选择晶体管时，其极限参数因此，选择晶体管时，其极限参数L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22 . 0