电路基础与集成电子技术64互补功率放大电路要点课件

1、电路基础与集成电子技术64互补功率放大电路要点电路基础与集成电子技术64互补功率放大电路要点导通角 360；效率 50% 。导通角 180；效率 78.5% 。导通角稍大于 180；效率 接近乙类。导通角 180。6.4.1 晶体管的工作状态 图6.4.1(a) 晶体管的工作状态 根据晶体管在输入信号的一个周期内导通时间的多少来定义晶体管的工作状态，导通时间常用导通角表示，如图6.4.1(a)所示。 6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02导通角 360；导通角 180；导通角稍大于 功率放大电路能够向负载提供足够的输出功率 。功率放大电路必须考虑效率问题，可将晶体管从甲类工作

2、状态改为乙类或甲乙类状态，但同时产生了失真问题。 必须解决乙类、甲乙类工作状态下的失真问题，乙类、甲乙类工作状态才能实用。平均电流下降，静态功耗虽然减小，但失真严重图6.4.1(b) 晶体管乙类工作状态失真严重6.4.2 乙类互补输出级6.4.2.1 功率放大电路的矛盾6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02 功率放大电路能够向负载提供足够的输出功率 6.4.2.2 互补输出级基本电路的特点 为了解决乙类状态下的失真问题，常采用乙类互补输出电路，如图6.4.2所示。 它是由一对特性一致的NPN和PNP晶体管，按射极输出器的电路形式组合而成。NPN管用+VCC供电，PNP管用-V

3、CC供电。互补输出电路具有输出电阻小、负载能力强的优点。 图6.4.2 乙类互补输出级6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.026.4.2.2 互补输出级基本电路的特点 为了 (a) (b) (c) 图6.4.2 正负半周波形合成的原理 正负半周波形的合成见图6.4.2。在负载RL上就得到合成的正负半周正弦波，以解决失真问题，见图6.4.3。 图6.4.3 正负半周合成的波形图6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02 (a) 6.4.2.3 互补输出级基本电路的工作原理i e1ie1OT2tie2OTtOtuo 图6.4.2是互补输出级放大电路，当输入加入一正弦输

4、入电压。正半周VT1导通，负半周VT2导通，在负载上可合成一正弦波。图6.4.2 互补输出级的工作波形+ie26章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.026.4.2.3 互补输出级基本电路的工作原理i e1ie1 负载上的最大不失真功率（忽略晶体管的饱和压降时）： 输入、输出均为正弦波时，乙类互补功率放大电路的输出功率： 6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02 负载上的最大不失真功率（忽略晶体管的饱和压降 因晶体管存在死区，若输入信号小于开启电压，则晶体管不导通。 所以在乙类工作状态在信号的正、负半周交替过零处，因晶体管的死区，导致集电极电流为0，所形成的非线性失

5、真，称为交越失真。uo图6.4.4(a) 交越失真死区6.4.2.3 交越失真及其消除6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02 因晶体管存在死区，若输入信号小于开启电压，则晶图6.4.4(b) 交越失真示波器波形图 为消除交越失真，可给晶体管稍稍加一点偏置，使之处于微导通状态，消除死区，即工作在甲乙类工作状态。只要一加入信号，晶体管立刻导通。 输入信号输出信号6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02图6.4.4(b) 交越失真示波器波形图 为6.4.2.4 消除交越失真的互补输出级 为消除交越失真，使晶体管工作在甲乙类。只要一加入信号，晶体管立刻导通。图6.4.

6、5(a) 甲乙类互补输出极放大电路 因为二极管的正向压降与发射结的死区电压差不多，用二极管提供偏置可消除交越失真。晶体管的导通角稍大于，这种甲乙类互补功率放大电路，见图6.4.5(a)。 6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.026.4.2.4 消除交越失真的互补输出级 为 为了便于调节甲乙互补电路的导通角，用电压倍增电路取代二极管，见图6.4.5(b)，由图可知： UCE4正好略大于VT2加VT3的开启压，而UCE4取决于UBE4和电阻R1、R2。 因晶体管VT4的发射结压降UBE4基本不变，调整电阻R1、R2，即可调节了VT2和VT3的偏置，以达到甲乙类工作状态。图6.4.5

7、(b) UBE倍增甲乙类互补电路6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02 为了便于调节甲乙互补电路的导通角，用电压倍增6.4.3 单电源互补功率放大电路 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，用一个电容器隔。这种电路称为OTL互补功放电路。 负半周的电流由电容器存储的电荷提供，故C容量应足够大。由电路的下限频率确定电容量 LL21fRC 单电源互补功率放大电路，如图所示。图6.4.7 OTL电路+6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.026.4.3 单电源互补功率放大电路 当电路对称时 复合管一般由两只或三只晶体管级联在一起

8、，作为一只晶体管使用。复合管的电流放大系数比单只晶体管的电流放大系数大许多；同时还可以改变晶体管是NPN型，还是PNP型的性质。常用的复合管有下列四种形式，见图6.4.7。图6.4.7 复合管的四种类型6.4.4 复合管6.4.4.1 复合管的组成原则6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02 复合管一般由两只或三只晶体管级联在一起，作为 组成复合管时，NPN型和PNP型晶体管可以同类型或不同类型之间互相搭配；但e、b、c 三个电极的连接必须满足电极中电流，能够按放大状态正确的流动；应该使小功率的晶体管在输入侧，大功率的在输出侧。两种相同类型的晶体管复合的情况见图6.4.7(a)

9、、(b)。图6.4.7 组成复合管时电极的连接(a) NPN-NPN型复合成NPN型 (b) PNP-PNP型复合成PNP型 6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02 组成复合管时，NPN型和PNP型晶体管可以同图6.4.7 组成复合管时电极的连接(c) NPN-PNP型复合成NPN型 (d) PNP-NPN型复合成PNP型 两种不同类型晶体管复合的情况见图6.4.7(c)、(d)。6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路 2010.02图6.4.7 组成复合管时电极的连接(c) NPN-PNP 四种类型的复合管的分析方法是一样的，以其中的一种为例加以说明，见图6.4.8。图6.4.8 复合