音频功率放大器设计PPT学习教案

1、会计学1第1页/共48页第2页/共48页（2） 晶体管在极限条件下工作晶体管在极限条件下工作: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICMPCMUCEMIcuce（1）输出功率输出功率Po尽可能大尽可能大功率放大电路的要求功率放大电路的要求第3页/共48页(3) 电流、电压信号比较大，注意减小波形失真电流、电压信号比较大，注意减小波形失真(4) 注意提高电路的效率（注意提高电路的效率（ ）。）。Pomax : 负载上得到的交流信号功率。负载上得到的交流信号功率。PE ： 电源提供的直流功率。电源提供的直流功率。%100maxEoPP（5）功放管散热和保护问题）功放管散热和保护问题第4页/共48

2、页第5页/共48页第6页/共48页二二. 甲类功率放大器分析甲类功率放大器分析1.三极管的静态功耗三极管的静态功耗：若若CCCEQVU21的静态功耗相等的静态功耗相等三极管和负载电阻三极管和负载电阻LRCQCEQTIUP CQCCEIVP 电源提供的平均功耗：电源提供的平均功耗：CQCCRLTIVPP21则则+uVCCLRb1RiIcuceQuceQIcQ第7页/共48页2.动态功耗动态功耗（当输入信号（当输入信号Ui时）时）输出功率输出功率:omomomom2122IUIUP o 要想要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom 和和Iom 都要

3、大。都要大。最大输出功率最大输出功率:CQCComIVP )21(21MNUomIom功率三角形功率三角形iCuCEQUCEQICQVCC第8页/共48页电源提供的功率电源提供的功率CQCCCmCQCCCCCEIVtdtIIVtdiVP )sin(21)(212020此电路的最高效率此电路的最高效率25. 0 EomPP 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，效率低第9页/共48页三三. BJT的几种工作状态的几种工作状态甲 类 ：甲 类 ：Q点适中，在正弦信号的整个周点适中，在正弦信号的整个周期内均有电流流过期内均有电流流过B

4、JT。甲乙类：甲乙类：介于两者之间，导通角介于两者之间，导通角大于大于180动画演示动画演示iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙 类 ：乙 类 ：静态电流为静态电流为0，BJT只在正弦信只在正弦信号的半个周期内均导通。号的半个周期内均导通。iCuCEQ2ICQVCC第10页/共48页晶体管的三种晶体管的三种工作状态：工作状态： 要提高效率就要减小直流静态电流，让功率放大电路工作在乙类状态。iCiC iC iC iC uCE uCE uCEttt甲类乙类甲乙类iC QQQ上页下页返回第11页/共48页第一节第一节第三节第三节第二节第二节第四节第四节第12页/共48页第1

5、3页/共48页第14页/共48页第15页/共48页第16页/共48页1.OCL电路uiiC1iC2OOOOttttuo上页下页电路组成电路组成返回ioiC1iC2T1T2E+UCCui+-uo+-UCC静态功率如何第17页/共48页 功率计算功率计算1. 1. 输出功率输出功率： Po = = Uom Iom21Uom 2Iom 202. 2. 直流电源功率直流电源功率：PE = 2 UCC iC1 dt21= Iomsin t d t0UCC= UCC2Iom3. 3. 效率：效率： = = = PEPo 2Iom UCC21 Uom Iom4UomUCCUom 最大可达到最大可达到 UCC

6、 ，max = = 78.5%4上页下页返回4.功率管选择：功率管选择：PCMAX0.2POM第18页/共48页ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLR1R2ic1ic2OCL乙类功率放大电路乙类功率放大电路OCL甲乙类功率放大电路甲乙类功率放大电路利用二极管提供偏置电压 工作在乙类状态的放大电路，当输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交接处产生波形的非线性失真，称为。 可给三极管稍稍加一点偏置，使两管均处微导通状态，使之工作在甲乙类 第19页/共48页OCL甲乙类功率放大电路甲乙类功率放大电路利用二极管提供偏置电压 第20页/共48页第21页/共48页如图

7、所示运算放大器电流扩展电路，可将输出电流扩展到安培级。若负载阻抗为如图所示运算放大器电流扩展电路，可将输出电流扩展到安培级。若负载阻抗为8,依图结构设计电路，要求放大器输入电阻为依图结构设计电路，要求放大器输入电阻为1K ，放大倍数为，放大倍数为100，输出电流，输出电流0.5A。运放与单元组合电路的分析第22页/共48页第23页/共48页实用的实用的OCL甲乙类功率放大电路甲乙类功率放大电路第24页/共48页第25页/共48页第26页/共48页+UCCET1T2RL+ uOCui+电路组成与工作原理电路组成与工作原理iC1iC2 上页下页返回ui0t静态直流偏置u00t第27页/共48页VC

8、C/2RLviT1T2+VCCCAvL+-VCR1R2ic1ic2交越失真OTL乙类功率放大电路乙类功率放大电路单电源互补功率放大电路如图所示。当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC /2。为了使负载上仅获得交流信号，用一个电容器串联在负载与输出端之间。这种功率放大电路也称为OTL互补功率放大电路。 第28页/共48页OTL甲乙类功率放大电路甲乙类功率放大电路第29页/共48页1、基本原理、基本原理. 单电源供电；单电源供电；. 输出加有大电容。输出加有大电容。（1）静态偏置）静态偏置甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路 调整调整RW阻值的大小，可使阻值的大小，可使CCP21VU

9、 此时电容上电压此时电容上电压CCC21VU +uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO第30页/共48页（2）动态分析）动态分析（电容起到了负电（电容起到了负电源的作用）源的作用）Ui负半周时，负半周时，T1导通、导通、T2截止截止；Ui正半周时，正半周时，T1截止、截止、T2导通导通。动画演示动画演示+uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO第31页/共48页（3）输出功率及效率）输出功率及效率若忽略交越失真的影响。则：若忽略交越失真的影响。则：LCCLooRVRUP8)2(22maxmax %5 .78max 2maxCCoVU 此电路存在

10、的问题：此电路存在的问题：输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。+uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO第32页/共48页2. 带自举电路的单电源功放带自举电路的单电源功放静态时静态时CCP21VU C1充电后，其两端有一固定电压充电后，其两端有一固定电压动态时动态时由于由于C1很大，两端电压基本不变，使很大，两端电压基本不变，使C1上端电位随输出电压升高而升高。保证输出幅度达到上端电位随输出电压升高而升高。保证输出幅度达到VCC/2。+uuRCCTL1CRR2PR0R837CU2R1RTRiTW5V416TC1、

11、R7为自举电路为自举电路第33页/共48页第34页/共48页uoui+UCCR3R4R1R2RLRE1RE3RE2T2T3T1EBC1CLCED2D1+实用电路实用电路上页下页返回第35页/共48页总结：互补对称功放的类型总结：互补对称功放的类型 互补对称功放的类型互补对称功放的类型 双电源电路双电源电路又称又称OCL电路电路 （无输出电容）无输出电容）单电源电路单电源电路又称又称OTL电路电路 （无输出变压器（无输出变压器）LCCoRVP22max LCCoRVP82max 第36页/共48页第一节第一节第三节第三节第二节第二节第四节第四节第37页/共48页3 集成功率放大器第38页/共48页上页下页返回3 集成功率放大器中中间间级级启动启动偏置偏置电路电路短路短路过热过热保护保护短路短路过热过热保护保护输输出出级级输输入入级级+_24351TDA2030集成音频功率放大器集成音频功率放大器1 2 3 4 5同相输入反相输入负电压正电压输出第39页/共48页集成功放应用简介 1SHM1150型集成功率放大器 SHM1150型集成功率放大器是由双极型三极管和单极型VMOS管组成的功率放大器， 图6-13（a）为SHM1150型集成功率放大器的内部简化原理图。 其中输出级采用的是功率VMOSFET管， 可以提供较大的功率输出。 和双极型功率管相比， 功率VMOS管具有很多优点，