模拟电子电路第九章

第九章功率放大电路9—1功率放大电路概述9—2

互补功率放大电路9—3

功率放大电路的安全运行9—4集成功率放大电路基本要求（1）掌握晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态，最大输出功率，转换效率概念。（2）理解功率放大电路的组成原则，掌握OCL的工作原理，并了解其它类型功率放大电路的特点。（3）理解功率放大电路最大输出功率和效率的分析方法，了解功放管的选择方法。（4）了解集成功率放大电路的工作原理。9—1功率放大电路概述

能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路。功率放大电路与电压放大电路的区别：(1)从能量控制上看，所有放大电路均可称为功率放大电路。(2)任务不同电压放大电路使负载获得不失真的输出电压。(小信号)功率放大电路使负载获得不失真的输出功率。(大信号)9.1.1

功率放大电路的特点1.主要技术指标（1）最大输出功率Pom（2）转换效率在电路参数确定的情况下负载上可能获得的最大交流功率。功率放大电路的最大输出功率与直流电源所提供的功率之比。（3）非线性失真要小2.功放电路中晶体管工作在极限状态3.功率放大电路分析方法→图解分析法9.1.2功率放大电路提高效率的主要途径1.共射放大电路的效率RbRc+VCCuiT+-+-uoC1RLC2IBQDuCEiCoVCC/RCVCCICQUCEQABCQ直流负载线交流负载线EUCEQ+ICQR’L静态时VCC提供功率（损耗功率）动态时RL获得的功率仅为Pom的一部分（低，不宜作功放电路）2.放大电路的工作方式甲类放大oωticICQicoωtQ乙类放大甲乙类放大icoωticoωtQicoωticoωtQ失真小，效率较高。在输入信号一个T内,9—2互补功率放大电路9.2.1

OCL电路的组成及工作原理1、乙类OCL电路T1T2uIuO+--VCC+VCCuI0tuO0t交越失真2、甲乙类OCL电路组成及工作原理T1T2uIuO+--VCC+VCCR1R2D2D1RLR3+-EiC1iC2iLQ1iB1iB1uBE1O1T1管输入特性uitT1T2uIuO+--VCC+VCCR1R2D2D1RLR3+-EiC1iC2iLiB2iB2-uBE2O2Q2T2管输入特性输入信号正半周主要是T1管发射极驱动负载，而负半周主要是T2管发射极驱动负载，个周期长，即在信号电压很小时，两只管子同时导通，工作在甲乙类状态。而且两管的导通时间都比输入信号的半因而它们-uCE2iC2T2管输出特性QuCE1iC1VCCT1管输出特性tiC1maxtiL0iC1maxiC1T1导通iC2maxiC2T2导通uOVCC-UCES1VCCiC2maxIII9.2.2OCL电路的输出功率及效率最大不失真输出电压的有效值电源VCC提供的电流T1T2uIuO+--VCC+VCC直流电源在一个周期内提供的平均功率在理想情况下，即饱和管压降可忽略不计的情况下T1T2uIuO+--VCC+VCCT1T2uIuO+--VCC+VCCR1R2D2D1RLR3+-EiC1iC2iL9.2.3

OCL电路中晶体管的选择1、最大管压降2、集电极最大电流集电极电流的最大值考虑留有一定的余量考虑留有一定的余量3、集电极最大功耗管压降和集电极电流瞬时值的表达式分别为功耗PT为功放管所损耗的平均功率，所以每只晶体管的功耗令可以求得当时且UCES=0时,可得T1T2uIuO+--VCC+VCC9.2.4

甲乙类OTL互补对称功率放大电路T1T2uI+VCCR1D2D1RLR2+-EiC1iC2iLuO+-C静态时，调整电路参数使VE=C值很大，可视为交流短路满足RC＞＞T（信号周期）电容C在电路中起电源的作用特点：低频特性差，高频产生相移，不宜集成化（输入较小）（输入较大）（所有分析计算同OCL电路，不同用1/2VCC替代公式中的VCC）9.2.5

BTL桥式推挽功率放大电路静态时，ab+VCCT1RL+T3uO+--T4T2设T1、T2、T3、T4参数完全相同动态时，[例9.2.1]

在下图所示电路中，已知VCC=15V，输入电压为正弦波，晶体管的饱和管压降|UCES|=3V，电压放大倍数约为1，负载电阻RL=4。（1）求解负载上可能获得的最大功率和效率；（2）若输入电压最大有效值为8V，则负载上能够获得的最大功率为多少？解：（1）（2）因为Uo≈Ui，所以Uom≈8V。T1T2uIuO+--VCC+VCCR1R2D2D1RLR3+-EiC1iC2iL[9.12]已知图所示电路中T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝2V，导通时的│UBE│＝0.7V，输入电压足够大。求：（1）A、B、C、D点的静态电位各为多少？（2）为了保证T2和T4管工作在放大状态，管压降│UCE│≥3V，电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？

解：（1）静态电位分别为UA＝0.7V，UC＝11.4V，（2）最大输出功率和效率分别为UB＝9.3V，UD＝10V

[9.11]

图示电路中，已知VCC＝15V，T1和T2管的饱和管压降│UCES│＝1V，集成运放的最大输出电压幅值为±13V，二极管的导通电压为0.7V。(1)若输入电压幅值足够大，则电路的最大输出功率为多少？（2）为了提高输入电阻，稳定输出电压，且减小非线性失真，应引入哪种组态的交流负反馈？画出图来。（3）若Ui＝0.1V时，Uo＝5V，则反馈网络中电阻的取值约为多少？（2）引入电压串联负反馈Rf9.4.1

集成功率放大电路分析一、LM386内部电路电源T9T8T10D1D2输出级T1T3T5R5150R150kR415kR315kT2T4T6R61.35kR750kT7R715k65输出4地输入级中间级反相输入2接旁路电容7增益设置18I3同相输入9.3功率放大电路的安全运行(略)9.4集成功率放大电路二、LM386的电压放大倍数反馈系数电路电压放大倍数因为R7>>(R5+R6),电源T9T8T10D1D2T1T3T5R5150R150kR415kR315kT2T4T6R61.35kR750kT7R715k65输出4地反相输入2接旁路电容7增益设置18I3同相输入1、8开路时电源T9T8T10D1D2T1T3T5R5150R150kR415kR315kT2T4T6R61.35kR750kT7R715k65输出4地反相输入2接旁路电容7增益设置18I3同相输入1、8之间外接R时R7>>(R5+R6)1、8之间交流短路时LM38612345678增益设定反相输入同相输入地输出旁路电容增益设定+VCC三、LM386的引脚图9.4.2集成功率放大电路的主要性能指标9.4.3集成功率放大电路的应用一、集成OTL电路的应用LM386－＋

RW10kuIuO2346+VCC5+

C1250F

C20.05FR10+-静态时输出电容上电压为VCC/2，输入电压有效值的表达式为当VCC=16V、RL=32时，Pom≈1WUim≈283mVLM386－＋

RW10kuIuO2346+VCC5+

C1250F

C2

0.05FR10+-7C410F18

C310F

C50.1F+∴当VCC=16V、RL=32时，Pom≈1W，LM386－＋

RW10kuIuO2346+VCC5+

C1250FC2

0.05FR

10+-7C410F1

C3

C50.1F+R210k输入电压的有效值Uim≈28.3mV。[例]OCL功放电路如图所示，输入电压为正弦波。已知当输入信号幅度达到最大时，T3、T4管的最小压降UCEmin=2V。（1）求T3、T4承受的最大电压UCEmax。（2）求T3、T4流过的最大电流Icm。（3）说明电阻R1～R4的作用。u0

Vcc(15V)9.1K

T2T4T3T1RD1D2R2200ΩR1200ΩR4

0.5ΩR3

0.5Ω-Vcc(-15V)15Kui

RL8Ω[例]

电路如图所示，设A1～A3均为理想运放，电容C上的初始电压uC（0）=0V。若ui为0.