第4章功率放大电路

1、第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 4.1 4.1 功率放大电路的特殊问题功率放大电路的特殊问题 用于向负载提供功率的放大器称为功率放大电路。用于向负载提供功率的放大器称为功率放大电路。功率功率放大电路一般在多级放大电路的输出级放大电路一般在多级放大电路的输出级，推动负载如扬声器推动负载如扬声器发声、电机旋转、继电器动作、指示仪表偏转等。发声、电机旋转、继电器动作、指示仪表偏转等。功率放大电路的分类：功率放大电路的分类：甲类（甲类（A类）类

2、）乙类（乙类（B类）类）甲乙类（甲乙类（AB类）类）数字功放（数字功放（D类类 ）功功放放管管的的Q点点功功放放管管的的类类型型 胆机胆机（电子管）（电子管） 石机石机（晶体管）（晶体管）用用途途AV功放功放（家庭影院）（家庭影院） Hi-Fi功放功放（高保真）（高保真） 频频率率低频低频 高频高频第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 甲类功率放大电路甲类功率放大电路uCEiC0QiC1ICQt =2 02 特点特点: :a. 静态功耗大；静态功耗大；CQCEQCIUP b. 能量转换效率低；能量转换效率低；c. 放大管的导通角放大管的导通角 =2；集电极

3、电流波形集电极电流波形Q点位于直流负载线中间点位于直流负载线中间第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 uCEiC0QtiC22 = 03 特点：特点：a. 静态功耗几乎为零；静态功耗几乎为零；CCEQ CQ0PUIb. 能量转换效率高；能量转换效率高；c. 输出失真大；输出失真大；d. 放大管的导通角放大管的导通角 =。乙类放大电路乙类放大电路Q点位于截止区点位于截止区集电极电流波形集电极电流波形第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 uCEiC 0QiC3203ICQ 2特点：特点：a. 静态功耗较小静态功耗较小(直流

4、直流ICQ很小）；很小）；b. 能量转换效率较高；能量转换效率较高；c. 输出失真比较大；输出失真比较大；d. 放大管的导通角放大管的导通角 2UCC的管的管子；子；（3）通过管子的最大集电极电流为）通过管子的最大集电极电流为UCC / RL, ，所选管子的，所选管子的ICM不应低于此值。不应低于此值。第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 4.2.3 单电源互补对称功率放大电路（单电源互补对称功率放大电路（OTL） 输入端的直流电位为输入端的直流电位为UCC / 2 ，UA=UC =UCC / 2 ，T1、T2管为乙管为乙类状态；类状态； 当当T1导通时，

5、导通时，CL充电；充电；当当T2导通时，导通时， CL放电，放电，代替负电源代替负电源向向T2供电。供电。CL容量要足够大，容量要足够大， A点电压才不至于下降过多；点电压才不至于下降过多；乙类单电源乙类单电源OTL功放电路原理图功放电路原理图特点：特点：对于交流，对于交流，CL相当短路，工作原理与相当短路，工作原理与OCL相同；相同；参数计算公式与参数计算公式与OCL相同，但由于输出电压最大幅度为相同，但由于输出电压最大幅度为UCC/2，故参数计算公式中的，故参数计算公式中的UCC用用UCC/2 代替。代替。第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 4.3

6、4.3 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路 4.3.1 乙类功放的交越失真乙类功放的交越失真 a. a. 产生失真的原因产生失真的原因b. b. 失真的现象失真的现象 当当ui绝对值小于晶体管的绝对值小于晶体管的死区电压时，死区电压时，T1、T2都截止，都截止，输出电流输出电流ic=0。由于晶体管存在死区电压。由于晶体管存在死区电压。交越交越失真失真0tiC交越失真波形交越失真波形第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 4.3.2 消除交越失真的措施消除交越失真的措施 给功率管（给功率管（T1和和T2）一定的直流偏置，使其工作于微导通）一定

7、的直流偏置，使其工作于微导通状态，即甲乙类工作状态。状态，即甲乙类工作状态。1. 1. 甲乙类双电源甲乙类双电源OCLOCL互补对称互补对称功放电路功放电路a. 利用利用R1、R2、 R3、D1和和D2提提供小的偏压，使静态工作点处于供小的偏压，使静态工作点处于靠近截止区的放大区；靠近截止区的放大区；甲乙类甲乙类OCL功放电路功放电路b. 利用利用R2调节调节静态工作点的位置，静态工作点的位置，尽量靠近截止区，减少管耗；尽量靠近截止区，减少管耗；注意：注意： R2、D1和和D2支路不能开路，支路不能开路，否则电流过大烧坏功放管否则电流过大烧坏功放管第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟

8、电子技术基础模拟电子技术基础 c .利用扩大电路实现偏置；利用扩大电路实现偏置；3BE3CE323RUURR33233323)1 (BEBECEURRURRRU其中其中UBE3 为定值，当改变为定值，当改变R3和和R4的比值时，即可改变的比值时，即可改变T1、T2管管的偏置电压，即改变静态工作点的偏置电压，即改变静态工作点的位置。的位置。另一种甲乙类另一种甲乙类OCL功放电路功放电路第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 T3为甲类状态的推动管，为甲类状态的推动管，R1、R2、RW1为分压式偏置电路，调节为分压式偏置电路，调节RW1可改变可改变IC3的数值。

9、的数值。R3、R4既既是是T3的集电极电阻，又是的集电极电阻，又是T1、T2的偏置电阻，使的偏置电阻，使T1、T2工作于甲工作于甲乙类状态，避免交越失真；乙类状态，避免交越失真；4.3.3 具有推动级的单电源甲乙类互补对称（具有推动级的单电源甲乙类互补对称（OTL）功率放大电路功率放大电路具有推动级的甲乙类具有推动级的甲乙类OCL功放电路功放电路特点：特点：C2交流相当短路，保证动态时交流相当短路，保证动态时T1、T2的基极交流电位相等，否的基极交流电位相等，否则输出波形的正负半波不对称。则输出波形的正负半波不对称。第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 R

10、e1、Re2分别为分别为T1、T2的发射极反馈的发射极反馈电阻，稳定电阻，稳定T1、T2的射极电流，从而的射极电流，从而达到稳定输出电压的目的；达到稳定输出电压的目的；A3C3BA33C3CUIUURIITT3的偏置电阻接到的偏置电阻接到A点，是为了点，是为了稳定稳定A点的电位，使其在稳定在点的电位，使其在稳定在UCC/2，即引入电压负反馈，即引入电压负反馈 。其稳。其稳定过程如下：定过程如下：第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 5.3.4 采用复合管的单电源甲乙类准互补对称（采用复合管的单电源甲乙类准互补对称（OTL）功率放大电路功率放大电路采用复合管

11、的采用复合管的OTL功放电路功放电路T1和和T4构成构成NPN管，管，T2和和T5构成构成PNP管。管。T4和和T5为为NPN管，易于匹配；管，易于匹配；T1和和T2虽为不同类型，但功虽为不同类型，但功率小，故容易相配；率小，故容易相配；特点：特点：复合管还有放大倍数复合管还有放大倍数高、输入电阻高和输出高、输入电阻高和输出电阻低的特点，故整个电阻低的特点，故整个电路的带负载能力增强；电路的带负载能力增强；第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 C和和R构成了自举电路，以提高输出电压的幅度。构成了自举电路，以提高输出电压的幅度。无电容无电容C和和R时时 当当

12、ui负半周时，负半周时，ic3uR3 uB1 uA ，最大幅值应为，最大幅值应为UCC/2， uA应该接近应该接近UCC，但达不到，因为，但达不到，因为UG= UCC ；静态时，静态时，ui=0， uA=UCC/2。第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 静态时，静态时，ui=0RIUUCCCG32CCAUU CGACCCCC322UUUUUI RC 和和R足够大，足够大，C 两端的电压近似不变两端的电压近似不变有电容有电容C和和R时时第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 GCAUUU当当ui负半周时，负半周时， T1导

13、通，导通，最大幅值时，最大幅值时， UG可达可达即通过电容的电压将即通过电容的电压将G点的电位抬高，相当于点的电位抬高，相当于3UCC/2供电，可供电，可使使uA 达到达到UCC。这种电路本身的作用称为自举。这种电路本身的作用称为自举。GCACCCCCC3+=22UUUUUU第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 4.4 4.4 集成功率放大器及其应用集成功率放大器及其应用4.4.1 TDA2006集成功率放大器简介集成功率放大器简介 TDA2006内部包含输入级、中间电压放大级、恒流源内部包含输入级、中间电压放大级、恒流源偏置电路、甲乙类准互补对称功率放大

14、电路及短路和过载偏置电路、甲乙类准互补对称功率放大电路及短路和过载保护。保护。外形图外形图管脚图管脚图主要参数：主要参数：输入阻抗输入阻抗Ri=5M；开环增益；开环增益Auo=75dB；电源电压；电源电压UCC=615V；当；当RL=8时，输出功率为时，输出功率为8W；当；当RL=4时，输出功率时，输出功率为为12W。第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 4.4.2 TDA20064.4.2 TDA2006集成功放的典型应用集成功放的典型应用 本电路为同相输入，其放大本电路为同相输入，其放大倍数由倍数由R1、R2决定，即决定，即 1u2133.4RAR 1

15、. 1.双电源应用电路双电源应用电路 TDA2006构成的双电源功放电路构成的双电源功放电路说明：说明：C1、R3阻容耦合；阻容耦合；D1、D2保护电路；保护电路；R4、C5为高频校正网络，为高频校正网络，抑制高频自激振荡，决定放抑制高频自激振荡，决定放大器的带宽；大器的带宽；C3、C4为解耦电容；为解耦电容；第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 2. 2. 单电源应用电路单电源应用电路 9 .32154uRRATDA2006构成的单电源功放电路构成的单电源功放电路说明：说明：R1、R2 、R3为输入电压提为输入电压提供供UCC/2的直流电位；的直流电位；C1、C2消除高频干扰；消除高频干扰；C7为负载电容，作为负电为负载电容，作为负电源用；源用；本电路仍为同相输入，其本电路仍为同相输入，其放大倍数由放大倍数由R4、R5决定，即决定，即 第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路 模拟电子技术基础模拟