第14讲无失真OCL电路集成功率放大电路

1、模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学第三节第三节 无失真的无失真的OCLOCL电路电路仍按乙类状态分析仍按乙类状态分析一、静态分析：一、静态分析：021CQCQII0AU上无电流上无电流LRCCCEQ2CEQ1VUU模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学二、动态分析：二、动态分析： 由于功放电路工作在大信由于功放电路工作在大信号状态下，不能采用微变等效号状态下，不能采用微变等效电路分析，必须采用电路分析，必须采用图解法图解法分分析。为了便于分析，将析。为了便于分析，将V V2 2的特的特性曲线倒置在性曲线倒置在V V1 1特性曲线的下特性曲线的下方，它们的静态工作

2、点重合。方，它们的静态工作点重合。静态时静态时0,2121CQCQCCCEQCEQIIVUU两管的两管的Q Q点重合点重合CCECCEVuu221模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学图解法图解法模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学1 1、交流输出功率、交流输出功率实际最大不失真输出功率：实际最大不失真输出功率：L2CESCCom2R)U(VPCESCCcemL2CCoMu,VU2RVP忽略理想最大输出功率：理想最大输出功率：2U2IPcemcmoL2cemcemcm2RUUI21不考虑不考虑 时，输出功率是时，输出功率是AQO的面积，此时输出功率最大。的面积，此

3、时输出功率最大。CESUomU模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学2 2、电源提供功率、电源提供功率) t)d(i(iV21P20c2c1CCVLcemCCRUV2LCESCCCCVmRUVVP2实际最大电源提供功率实际最大电源提供功率L2CCVMRV2P理想最大电源提供功率理想最大电源提供功率模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学3 3、效率、效率100%PPVoCCcemLcemCC2LcemVU4RU2V2RUCCCESCCmVUV4实际最大效率实际最大效率78.5%4M理想最大效率理想最大效率模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学4 4、三极

4、管的管耗、三极管的管耗直流电源提供的功率与输出功率之差就是消耗在三极管直流电源提供的功率与输出功率之差就是消耗在三极管上的功率，即上的功率，即oVTPPPoMTm12 . 0PP时，三极管管耗最大，每个管子的管耗为时，三极管管耗最大，每个管子的管耗为CCo64. 0VU CCRM2VU5 5、管、管子承受的最大反向电压子承受的最大反向电压( (耐压耐压) )RMU模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 三、功放管的选择三、功放管的选择 依据极限参数依据极限参数1 1、2 2、3 3、L2CCoM2RVPoMTm1CM2 . 0PPPCCCEOBR2VULCCCMRVI模拟电子技术

5、模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学【例例5-15-1】已知晶体管的已知晶体管的PCM、ICM、U(BR)CEO足够大，试求：足够大，试求：(1)(1)在在V1、V2管的管的UCES=0时，电路最大不失真输出功率时，电路最大不失真输出功率PoM；(2) (2) UCES=3V时电路最大不失真输出功率时电路最大不失真输出功率Pom及效率及效率实实；( (3)V1、V2管管的最大管耗的最大管耗PTm1 ，PTm2 ；(4)(4)管子的耐压管子的耐压URM；(5)(5)应如何选功率管。应如何选功率管。解：解：14W82152RVP2L2CCoM(1) UCES=0时，时，模拟电子技术模拟电子技术

6、哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学【例例5-1】已知晶体管的已知晶体管的PCM、ICM、U(BR)CEO足够大，试求：足够大，试求：(1)在在V1、V2管的管的UCES=0时，电路最大不失真输出功率时，电路最大不失真输出功率PoM；(2) UCES=3V时电路最大不失真输出功率时电路最大不失真输出功率Pom及效率及效率实实；(3)V1、V2管的最大管耗管的最大管耗PTm1 ，PTm2 ；(4)管子的耐压管子的耐压URM；(5)应如何选功率管。应如何选功率管。W823152RUVP2L2CESCCoM9解：解： (2) UCES= 3V时时，62.8%1531578.5%VUV4CCCESCC模拟电子

7、技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学【例例5-1】已知晶体管的已知晶体管的PCM、ICM、U(BR)CEO足够大，试求：足够大，试求：(1)在在V1、V2管的管的UCES=0时，电路最大不失真输出功率时，电路最大不失真输出功率PoM；(2) UCES=3V时电路最大不失真输出功率时电路最大不失真输出功率Pom及效率及效率实实；(3)V1、V2管的最大管耗管的最大管耗PTm1 ，PTm2 ；(4)管子的耐压管子的耐压URM；(5)应如何选功率管。应如何选功率管。解：解：(3)(4)WPPP8 . 2142 . 02 . 0oMTm2Tm1V302CCRM VU模拟电子技术模拟电子技术哈尔

8、滨工程大学哈尔滨工程大学【例例5-1】已知晶体管的已知晶体管的PCM、ICM、U(BR)CEO足够大，试求：足够大，试求：(1)在在V1、V2管的管的UCES=0时，电路最大不失真输出功率时，电路最大不失真输出功率PoM；(2) UCES=3V时电路最大不失真输出功率时电路最大不失真输出功率Pom及效率及效率实实；(3)V1、V2管的最大管耗管的最大管耗PTm1 ，PTm2 ；(4)管子的耐压管子的耐压URM；(5)应如何选功率管。应如何选功率管。解：解：(5)WPP8 . 2Tm1CMV302CCCEOBR VUA875. 1815LCCCMRVI模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨

9、工程大学四、四、UBE扩大电路扩大电路: :212123bbBEURRRU321121BEbbURRU 通过通过 调整调整R1、R2比值，消除交越失真。比值，消除交越失真。调整调整R R1 1、R R2 2比值，即可获得某一倍数比值，即可获得某一倍数 U UBE3 BE3 的的U Ub1b2b1b2因因此该电路又称为此该电路又称为U UBEBE倍增电路倍增电路模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学五、准互补对称五、准互补对称OCL电路电路 输出功放管用复合管代替输出功放管用复合管代替 输出功放管的类型相同，输出功放管的类型相同，互补的作用通过互补的作用通过V1、V2复合成复合成N

10、PN型，型，V3、V4复合成复合成PNP型来实现型来实现模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 第四节第四节 集成功率放大电路集成功率放大电路集成功率放大电路属于模拟集成电路的范畴，广泛应用集成功率放大电路属于模拟集成电路的范畴，广泛应用于各类高档、中档和普及型收录机及音响设备中。以于各类高档、中档和普及型收录机及音响设备中。以LM386LM386为为例进行简单介绍。例进行简单介绍。功耗低功耗低电源电压范围宽电源电压范围宽通频带宽通频带宽外接元件少外接元件少LM386的特点：的特点：模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 6 6管脚：正电源端；管脚：正电源端；4 4

11、管脚：接地端；管脚：接地端；2 2管脚：反相输入端管脚：反相输入端3 3管脚：同相输入端；管脚：同相输入端；5 5管脚：输出端；管脚：输出端；7 7管脚：旁路端，用于外接管脚：旁路端，用于外接 纹波旁路电容，以纹波旁路电容，以 提高纹波抑制能力；提高纹波抑制能力；1 1、8 8管脚：电压增益设定端管脚：电压增益设定端LM386管脚排列图管脚排列图模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学LM386内部电路内部电路输入级是由V1、V2、V3和V4组成的差动放大电路，用V5、V6组成镜像电流源(恒流源)作为差动放大电路的有源负载。差动放大电路从V3管的集电极输出直接耦合到V7管的基极。V

12、7管组成共发射极放大电路作为推动级，为了提高电压放大倍数，也采用恒流源作为它的有源负载。输出级V8、V9构成PNP型复合管再与NPN型的V10管组成准互补功率放大电路。二极管V11、V12是功放级的偏置电路。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学LM386典型应用电路典型应用电路输入信号经电位器Rp接到同相输入端，反相输入端接地，输出端经输出电容C2接负载。因扬声器是感性负载，应用电路所以与负载并联由C1、R1组成的串联校正网络，使负载性质校正补偿至接近纯电阻，这样可以防止高频自激和过电压现象的出现。接在7和地之间的电容C4起到电源滤波作用，它将输入级与输出级在电源上隔离，减小输

13、出级对输入级的影响。电路的电压放大倍数与R值有关。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 带低音提升功能的应用电路带低音提升功能的应用电路在1和5之间接入了由R和C组成的串联支路，当频率变低时，并联等效阻抗变大，负反馈变弱，电压放大倍数则增大，达到低音增值的目的，所以该电路是带有低音提升的功率放大电路。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 用用LM386构成的方波发生器构成的方波发生器R1、C1 ：充放电回路充放电回路R2、R3 ：反馈回路反馈回路321121ln2RRCRT方波周期：方波周期：模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学1、PWM开关功率

14、放大器工作原理开关功率放大器工作原理PWM：脉冲宽度调制（：脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation)组成框图：组成框图： 第五节第五节 丁类音频功率放大器丁类音频功率放大器模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 （1）PWM信号的产生信号的产生 脉宽调制器将音频模拟信号转换为脉冲宽度正比于脉宽调制器将音频模拟信号转换为脉冲宽度正比于其输入信号瞬时幅度的信号其输入信号瞬时幅度的信号模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 onLLRRR (2) (2) 开关功率放大器开关功率放大器 开关管开关管VT1和和VT2轮流导通，以轮流导通，以开关方式工作，即

15、工作于可变电阻开关方式工作，即工作于可变电阻区和截止区两种状态。区和截止区两种状态。工作于可变电阻区：工作于可变电阻区：开关管导通电阻 由于在可变电阻区时，流过管子的电流可以很大，但漏由于在可变电阻区时，流过管子的电流可以很大，但漏源间的电压很小，因此开关管的导通电阻很小，故效率很高。源间的电压很小，因此开关管的导通电阻很小，故效率很高。模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学 24(3) (3) 低通滤波器低通滤波器 只要取样频率足够高，就越容易滤除只要取样频率足够高，就越容易滤除PWM信号信号中的中的谐波分量，恢复出音频信号，但取样频率也不宜过高，谐波分量，恢复出音频信号，但取样频率也不宜过高，应满足应满足maxff7s模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学2、实际电路、实际电路单片无需滤波器的单片无需滤波器的D类音频功率放大器类音频功率放大器TPA2005D1差分输入状态差分输入状态模拟电子技术模拟电子技术哈尔滨工程大学哈尔滨工程大学练习题：练习题：如图所示为直接耦合功率放大电路，若如图所示为直接耦合功率放大电路，若V V2 2、V V3 3的饱和压降的饱和压降U