第九章 低频功率放大电路

1、西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-619.1 9.1 概述概述9.2 9.2 互补对称功率放大电互补对称功率放大电路路低频功率放大电路低频功率放大电路第第 九章九章西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-629.1 概述概述 一个实用的放大器一般通常包括三个部分：一个实用的放大器一般通常包括三个部分：v输入级：输入级：与信号源相连，要求输入电阻大，噪声与信号源相连，要求输入电阻大，噪声低，低，共摸抑制能力强共摸抑制能力强，阻抗匹配等。，阻抗匹配等。v中间级：中间级：主要完成电压放大任务，以输出足够大主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压。的电压。v输出级：输出级：主要要求向负载提供

2、足够大的功率，以主要要求向负载提供足够大的功率，以便推动负载。便推动负载。输出级一般为功率放大电路输出级一般为功率放大电路 主要任务是主要任务是放大信号的功率放大信号的功率 输入级中间级输出级电流源电路UiUo一、常用放大器的组成一、常用放大器的组成西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-63 功率放大电路是一种功率放大电路是一种以输出较大功率以输出较大功率为目的为目的的放大电路，用作放大电路的输出的放大电路，用作放大电路的输出级，以级，以驱动负载驱动负载工作工作。如使扬声器发声、。如使扬声器发声、继电器动作、继电器动作、 仪表指针偏转等。仪表指针偏转等。二、功率放大器的特点二、功率放大器的

3、特点例：例： 扩音系统扩音系统执行机构执行机构功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取1、三极管工作在、三极管工作在大信号状态大信号状态，即电流、，即电流、电压的电压的幅值幅值都比较大。都比较大。2、追求、追求大功率、高效率、小失真大功率、高效率、小失真。功率放大器的特点主要是：功率放大器的特点主要是：西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-64例：例：温度控制温度控制R1R3：标准电阻标准电阻Ua ：基准电压：基准电压Rt ：热敏电阻：热敏电阻A： 电压放大器电压放大器 仪表放大器仪表放大器RtTUOT 温度调节温度调节过程过程UbUO1R1aR2uoUsc+R3Rt 功功 放放b

4、温控室温控室A+-uo1加热元件加热元件西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-65三、功率放大器的分类三、功率放大器的分类按功率放大电路中按功率放大电路中晶体管在一个信号周期内导晶体管在一个信号周期内导通时间通时间的不同，分为：的不同，分为：甲类、乙类和甲乙类甲类、乙类和甲乙类。 uBE/ViB/ A0.7 V30Quit tuBE/VtiBIBQ( (交流负载线交流负载线) )uCE/ViC/mA4123iB=10 A20304050605Q6Q Q 6tiCICQUCEQ Qt tuCE/VUcemibicuceOOOOOO西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-66QQtiCoot

5、iCotiCQiCvCEo 按功率放大电路中按功率放大电路中晶体管在一个信号周期内导晶体管在一个信号周期内导通时间通时间的不同，分为：的不同，分为：甲类、乙类和甲乙类甲类、乙类和甲乙类。 晶体管导通时间：晶体管导通时间：iC信号不为信号不为0的时间的时间甲类甲类( ( = = 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙类乙类( ( = = ) ) tiCO Icm ICQ2 甲乙类甲乙类( ( 2 ) )甲类甲类乙类乙类甲乙类甲乙类西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-67四四. 甲、乙、甲乙类功放的特点甲、乙、甲乙类功放的特点甲类甲类( ( = = 2 )

6、) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙类乙类( ( = = ) ) tiCO Icm ICQ2 甲乙类甲乙类( ( 0VT1导通，导通，T2截止截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作两个晶体管都只在半个周期内工作T1、T2为为乙类放大乙类放大没有静态偏置没有静态偏置，不需要隔直电容，不需要隔直电容静态分析静态分析：ui = 0V T1、T2均不工作均不工作 uo = 0V(动画：动画：图解图解分析分析OCL基本互补对称电路基本互补对称电路)西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-612二、乙

7、类放大的二、乙类放大的输入输出波形输入输出波形关系关系ui-USCT1T2uo+USCRLiL交越失真交越失真死区电压死区电压uiuouou o ttttu严格说，严格说，输入信号很小时，达不到三输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电极管的开启电压，三极管不导电。u因此在因此在输入信号正、负半周交替过零输入信号正、负半周交替过零处，没有输出信号处，没有输出信号，使输出信号产生，使输出信号产生非非线性失真线性失真，这个失真称为，这个失真称为交越失真交越失真。如。如图所示。图所示。西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-613交越失真交越失真uiuouou o tttt西安电子科技

8、大学计算机学院吴自力2015-614ui-USCT1T2uo+USCRLiL(1) 静态电流静态电流 ICQ、IBQ等于零等于零；(2) 每管导通时间等于每管导通时间等于半个周期半个周期 ； (3) 存在存在交越失真交越失真。 乙类放大器的特点：乙类放大器的特点： 晶体管晶体管存在非线性存在非线性 输入信号很小时，达不到输入信号很小时，达不到三极管的开启电压三极管的开启电压，三极管，三极管不导电。不导电。即：即：ui uT时晶体管截止。时晶体管截止。iBiBuBEtuitUT交越失真产生的原因：交越失真产生的原因：交越失真交越失真uiuouou o tttt西安电子科技大学计算机学院吴自力20

9、15-615利用二极管提供偏置电压利用二极管提供偏置电压 为解决交越失真，可给三极管为解决交越失真，可给三极管稍稍加一稍稍加一点偏置点偏置，使之工作在，使之工作在甲乙类甲乙类。此时的互补功率。此时的互补功率放大电路如图所示。放大电路如图所示。 三、电路的改进三、电路的改进ui-USCT1T2uo+USCRLiL西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-616uitUTtiBIBQ甲乙类放大的波形关系：甲乙类放大的波形关系：ICQiCuBEiBib特点：特点：存在存在较小的静态较小的静态电流电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间每管导通时间大大于半个周期于半个周期，基，基本不失真。本不失真。 i

10、CQuceUSC /REUSCIBQ西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-617利用二极管提供偏置电压克服交越失真：利用二极管提供偏置电压克服交越失真： 电路中增加电路中增加 R1、D1、D2、R2支路支路R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T2 静态时静态时: : ui 0，T T1 1、T T2 2两管发射结两管发射结电位分别为二极管电位分别为二极管D D1 1、 D D2 2的正向导的正向导通压降，致使两管均处于通压降，致使两管均处于微弱导通微弱导通状态状态；(T1(T1B B=Ui+0.7V,T2=Ui+0.7V,T2B B=Ui-=Ui-0.7V)0.7V)即在输

11、入信号的即在输入信号的正负正负半周内，均有一个管子导通半周内，均有一个管子导通，使负，使负载上获得完整不失真的输出信号，载上获得完整不失真的输出信号，消除了交越失真消除了交越失真 。 动态时：动态时：设设 u ui i 加入正弦信号。加入正弦信号。正半周正半周 T T2 2 截止截止，T T1 1 基极电位基极电位进一进一步提高步提高，进入良好的导通状态，进入良好的导通状态；负半周负半周T T1 1截止，截止，T T2 2 基极电位基极电位进一进一步降低步降低，进入良好的导通状态。，进入良好的导通状态。正半周正半周 ：T T1 1 微导通微导通 充分充分导通导通T T2 2 微导通微导通 截止

12、截止负半周负半周 ：T T2 2 微导通微导通 充分充分导通导通T T1 1 微导通微导通 截止截止(动画动画：基本互补对称电路的交越失真基本互补对称电路的交越失真)R1D1D2R2西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-6189.3 复合管复合管 复合管又称为复合管又称为达林顿管达林顿管ib1(1 + 1) ib1(1 + 2) (1 + 1) ib1(1 + 1 + 2+ 1 2) ib1 = 1 + 2+ 1 2 1 2 rbe= rbe1+ (1 + 1) rbe2 2(1+ 1) ib1 1 ib1ibicie( 1 + 2 + 1 2) ib1V1V2复合的目的：复合的目的：提高电流放大倍数，扩大电流的驱动能力提高电流放大倍数，扩大电流的驱动能力复合管的构成方式：复合管的构成方式：西安电子科技大学计算机学院吴自力2015-619V1V2NPN + NPNNPNV1V2PNP + PNPPNPV1V2NPN + PNPNPNV1V2PNP + NPNPNP复合管的复合类型：复合管的复合类型：构成复合管的规则构成复合管的规则：3) ) 各三极管各三极管各极电流方向各极电流方向要合理。要合理。2) ) 应保证应保证各三极管各三极管的发射结均正偏，集电结均反偏；的发射结均正偏，集电结均反偏；1