第6章功率放大电路

1、功率放大电路功率放大电路一、功率放大的任务一、功率放大的任务输出足够大的功率去驱动负载输出足够大的功率去驱动负载（扬声器、伺服电机等（扬声器、伺服电机等）。）。二、功率放大的特殊问题二、功率放大的特殊问题1. 输出电压、电流幅度输出电压、电流幅度大大，三极管工作，三极管工作极限状态极限状态。2. 管子接近饱和或截止，输出有一定非线性失真。管子接近饱和或截止，输出有一定非线性失真。3. 需加散热器，以提高管子承受较大管耗。需加散热器，以提高管子承受较大管耗。4. 效率效率 = Pomax / PE 要高。性能分析以功率、管耗、要高。性能分析以功率、管耗、效率为主。效率为主。5. 采用图解法分析功

2、率放大电路采用图解法分析功率放大电路6.1 6.1 功率放大电路的要求与分类功率放大电路的要求与分类三、共发射极放大电路的效率问题三、共发射极放大电路的效率问题cecmaxoUIP +VCCRLC1+RBuce = uocemcm21UI CCCCCCEVIViP % 25/Emaxomax PP SuCE iCO tiCO QIcmUcem设设“Q”设置在设置在交流负载线中点交流负载线中点VCCIC S4四、功率放大电路工作状态的分类四、功率放大电路工作状态的分类放大电路的工作状态放大电路的工作状态甲类甲类( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 IC tiCO Icm 2 IC乙类乙类(

3、( ) ) tiCO Icm IC2 甲乙类甲乙类( ( 0 V1 导通导通 V2 截止截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0.2 PomICM VCC / RLU(BR)CEO 2VCC例例 已知：已知：VCC = VEE = 24 V，RL = 8 ，忽略，忽略 UCE( (sat) )； 求：求：Pom 以及此时的以及此时的 PDC、PC1，并选管。，并选管。)W(36822422LCC2om RVP 解解 PDC= 2V2CC / RL= 2 242 / ( 8) = 45.9 (W)(21oDCC1PPP = 0.5 (45.9 36) = 4.9 (

4、W)W( 2 . 7362 . 0m1C PU(BR)CEO 48 VICM 24 / 8 = 3 (A)可选：可选：U(BR)CEO = 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 WRLV1V2+VCC+ui +uo VEE6.2.2 OCL甲乙类双电源互补对称功放电路甲乙类双电源互补对称功放电路 一、交越失真的问题一、交越失真的问题1. 问题：问题：当输入电压小于阈值电压当输入电压小于阈值电压Uon时，时，三极管截止，引起三极管截止，引起 交越失真交越失真。交越失真交越失真输入信号幅度越小越明显输入信号幅度越小越明显 tiCO IC1 IC22. 克服交越失真的思路：克服交

5、越失真的思路：交越失真交越失真T1、T2有一段共同导通的时有一段共同导通的时间，流过负载的电流不失真。间，流过负载的电流不失真。RLV1V2+VCC+ui +uo VEE二、二、减少交越失真的措施减少交越失真的措施1. 利用二极管和电位器产生偏置电压：利用二极管和电位器产生偏置电压：RLR1D1D2T1T2+VCC+ui +uo VEET3R2+UB1B2UB1B2 给给 T1、T2 提供静态电压。提供静态电压。当当 ui = 0 时，时，T1、T2 微导通微导通； IB1= IB2， IE1= IE2， IL= 0IB1IB2IE1IE2当当 ui 0 ( ( 至至 ) )，T2 微导通微导

6、通 充分导通充分导通 微导通；微导通；T1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。 2. 克服交越失真的其它电路克服交越失真的其它电路T1T2T3T4T1T2RtB1B2 21BBURTt)(212BE3CE3RRRUU 实际实际电路电路T4RL+VCC+uo T1T2T3 VEER*1R2R3R4T1T2T3R2R1RL+VCC+uo T1T2T3T4T5 VEE+ui R一、电路和工作原理一、电路和工作原理甲乙类单电源对称功率放大电路甲乙类单电源对称功率放大电路 OTLOTL电路电路( (O Output utput T Transformerransformerl lessess )

7、)K电容电容 C 的作用：的作用：(1)充当充当 VCC / 2 电源电源(2) 耦合交流信号耦合交流信号 2 CCK/VU 当当 ui = 0 时，时， 2 CCC/VU 当当 ui 0 时时, , T2 导通，导通，C 放电放电， T2 的等效电源电压的等效电源电压 0.5VCC。当当 ui 80 dB7) ) 最大差模输入电压最大差模输入电压 UIdM共模输入共模输入 U IC 过大，过大，K CMR下降下降当当 UId 过大时，反偏的过大时，反偏的 PN 结可能因反压过大而被击穿。结可能因反压过大而被击穿。NPN 管管 UIdM = 5 V横向横向 PNP 管管 UIdM = 30 V

8、CF741 为为 30 V8) )最大共模输入电压最大共模输入电压 UICM9) ) 最大输出电压幅度最大输出电压幅度 UOPP输出级为输出级为 OCL 电路电路一般比电源电压小一个一般比电源电压小一个 UCE(sat)如电源电压如电源电压 15 V，U OPP 为为 13 14 VCF741 为为 13 V（二）集成运放使用注意事项（二）集成运放使用注意事项 1. 1. 集成运放的封装和引脚排列集成运放的封装和引脚排列封装形式封装形式: 金属圆形、双列直插式、扁平式金属圆形、双列直插式、扁平式封装材料封装材料: 陶瓷、金属、塑料陶瓷、金属、塑料例例: 塑封双列直插式塑封双列直插式( (DIP

9、) )CF741DIPDual In-Line Pakage2.2.集成运放使用注意事项集成运放使用注意事项（1）查阅手册了解引脚的排列及功能；）查阅手册了解引脚的排列及功能；（2）检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电）检查接线有否错误或虚连，输出端不能与地、电 源短路；源短路；（3）输入信号应远小于）输入信号应远小于 UIdM 和和 UICM，以防阻塞或损，以防阻塞或损 坏器件；坏器件；（4）电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；）电源不能接反或过高，拔器件时必须断电；（5） 输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流输入端外接直流电阻要相等，小信号高精度直流 放大需调零。放大需调零。

10、二、二、LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用1. 典型应用参数：典型应用参数：直流电源：直流电源： 4 12 V额定功率：额定功率： 660 mW带带 宽：宽： 300 kHz输入阻抗：输入阻抗： 50 k 12348765引脚图引脚图2. 内部电路内部电路V1、V6：V3、V5：V2、V4：射级跟随器，高射级跟随器，高 Ri双端输入单端输出差分电路双端输入单端输出差分电路恒流源负载恒流源负载V7 V12： 功率放大电路功率放大电路1. 8 开路时，开路时， Au = 20( (负反馈最强负反馈最强) )1. 8 交流短路交流短路 Au = 200( (负反馈最弱负反馈最弱) )V7

11、为驱动级为驱动级( (I0 为恒流源负载为恒流源负载) )V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真V8、V10 构成构成 PNP 准互补对称准互补对称电压串电压串联负反联负反馈馈 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 10 .047 F+VCC63. 典型应用电路典型应用电路输出电容输出电容( (OTL) )频率补偿，抵消电频率补偿，抵消电 感高频的不良影响感高频的不良影响防止自激等防止自激等调节电压调节电压放大倍数放大倍数三、三、DG810 集成功放及其应用集成功放及其应用 标准音频功率放大标准音频功率放大功率

12、大、噪声小、频带宽、功率大、噪声小、频带宽、工作电源范围宽、有保护电路工作电源范围宽、有保护电路输出电容输出电容输入输入偏置偏置交流负反馈交流负反馈频率补偿，防自激等频率补偿，防自激等自举电容自举电容频率补偿频率补偿防自激等防自激等VCC = 15 V 时时输出功率输出功率 6 W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65 F100 k .01 F100 F1000 pF0.1 F4 56 4 700 pF10100 F100 F100 R3R21000 F100 FC101 电源滤波电源滤波四、四、TD2040 集成功放及其应用集成功放及其应用 特点：特

13、点： 输出短路保护、自动限制功耗、有过热关机保护输出短路保护、自动限制功耗、有过热关机保护参数：参数： 直流电源：直流电源： 2.5 20 V开环增益：开环增益：80 dB功率带宽：功率带宽：100 kHz输入阻抗：输入阻抗：50 k 输出功率：输出功率：22 W ( (RL = 4 ) )双电源双电源( (OTL) )应用应用电源滤波电源滤波频率补偿频率补偿防自激等防自激等输出功率可输出功率可大于大于 15 W交流电交流电压串联压串联负反馈负反馈R1C2220 k 680 22 FR3R2ui12435C1C7C3C4C5C61 F22 k 220 F220 F0.1 F4 5 +VCC( (16 V) )20400.01 F0.1 F VEE( 16 V)R4大电容滤除低频成分大电容滤除低频成分小电容滤除高频