模拟基础技术电路 3

课题五低频功率放大器325任务1分立元件功率放大器的安装与调试任务2集成功率放大器的安装与调试326任务1分立元件功率放大器的安装与调试327

学习目标1．掌握功率放大器的分类和不同类型功率放大器的特点。2．掌握OTL电路的组成、工作原理和特点。3．掌握OCL电路的组成、工作原理和特点。4．能正确安装、调试分立元件功率放大器。5．能正确连接音源、音箱和功率放大器。328功率放大器的类型很多，通常所讲的功率放大器是指音频功率放大器，主要用于放大20Hz～20kHz的音频信号。早期的音频功率放大器多为电子管功率放大器，现在应用较多的则是三极管功率放大器和集成电路功率放大器。由三极管分立元件组成的功率放

大器在大功率条件下的性能优于集成电路功率放大器，故在专业音响中，大功率放大器多采用分立元件功率放大器。本任务的内容是完成OTL功率放大电路的安装、调试，熟悉功率放大电路的种类、特点和应用。329

任务引入一、功率放大器的特点和分类1．功率放大器的特点（1）功率放大器中的输出功放管几乎工作于极限状态为了使功率放大器获得足够的功率，必须要求输出功放管的集电极电压和集电极电流有尽量大的幅度，因此功放管工作于极限状态，如下图所示。330

相关知识功放管的极限工作状态331332（2）功率放大器要有足够大的输出功率推动扬声器、音响等设备需要足够的电压和电流，即功率放大器必须有较大的输出功率。（3）功率放大器要有足够高的效率功率放大器工作于高电压和大电流状态，要将同样大小的直流能量转换成尽可能大的交流能量，就必须要求功率放大器的转换效率足够高。功率放大器转换效率的表达式为：式中，Po

为功率放大器的输出功率，PE

为直流电源提供的总功率。（4）功率放大器的非线性失真要小由于功放管工作于极限状态，输出电压和电流的变化都很大，所以，功放管容易接近饱和区和截止区，有可能产生非线性失真。（5）功放管的散热要好在功率放大器中，有相当大的功率消耗在功放管上，使其温度升高，因此功放管上一般都要安装专用散热器。常用散热器的外形如下图所示，散热器多由金属铝或铜制作而成。333常用散热器的外形3342．功率放大器的分类（1）按功放管静态工作点的设置分类根据功放管静态工作点的位置不同，可分为甲类、乙类、甲乙类等，它们的集电极电流波形如图所示。335各类功率放大器中功放管的集电极电流波形1）甲类功率放大器。功放管静态工作点设置在放大区的中间区域，在输入信号的整个周期内功放管都处于放大状态，输出信号无失真。但静态电流大，效率低，理想状态下的最高效率仅为50%。2）乙类功率放大器。功放管静态工作点设置在截止区边缘，功放管仅在输入信号的半个周期内导通，输出为半波信号。乙类功率放大器几乎没有静态电流，功耗极小，所以效率高，理想状态下的最高效率可达78.5%。3）甲乙类功率放大器。功放管静态工作点设置在略高于乙类工作点处，功放管的导通时间略大于半个周期。功放管静态电流稍大于零，仍有较高的效率，是实用的功率放大器经常采用的方式。336（2）按功率放大器的输出耦合方式分类1）变压器耦合功率放大器。2）无输出变压器互补对称功率放大器（OTL电路）。3）无输出电容互补对称功率放大器（OCL电路）。4）桥式功率放大器（BTL电路）。337二、甲类功率放大器1．PN结的形成甲类功率放大器又称为A类功率放大器，如图所示为变压器耦合单管甲类功率放大器电路图。338变压器耦合单管甲类功率放大器电路图339图中，V为功放管，起放大作用，它在交流信号的整个周期内都有电流流过；T是输出变压器，起阻抗变换作用；R1、R2、R3为偏置电阻；C1为耦合电容；C2为交流旁路电容。理想状态下，甲类功率放大器的最大交流输出功率

，效率为50%。在实际状态下，甲类功率放大器的效率往往只有30%左右。340变压器耦合乙类推挽式功率放大器电路图

三、乙类功率放大器1．变压器耦合乙类推挽式功率放大器变压器耦合乙类推挽式功率放大器电路图如图所示。图中，T1为输入变压器，T2为输出变压器，三极管V1、V2交替工作，各工作半个周期。在理想状态下，电路最大输出功率为

，最高效率为78.5%。341交越失真

由于三极管死区电压的存在，在信号正、负半周期交替时，两个三极管都不能工作，输出信号将产生失真，这种失真称为交越失真，如图所示。342甲乙类功率放大器电路图

为了消除交越失真，必须给每个三极管设置合适的静态工作点，使三极管处于微导通状态，此时三极管工作于甲乙类状态，如图所示。2．OTL互补对称功率放大器变压器耦合乙类推挽式功率放大器中，变压器的体积大、制作复杂，电路的频率特性差。为了克服这些缺点，人们设想利用一个大电容代替电路中的变压器，该电路称为无输出变压器互补对称功率放大器，简称OTL互补对称功率放大器。OTL互补对称功率放大器的基本电路如图所示。V1和V2为对管，一个是NPN型，一个是PNP型，它们除管型不同外，参数需尽量一致，以减小三极管特性差异带来的输出信号失真。343OTL互补对称功率放大器的基本电路344345OTL互补对称功率放大器的工作原理是：当信号为正半周期时，三极管V2截止，V1正偏，电流从电源

VCC

端流出，经V1、C、RL

构成回路，流过负载电阻RL

的电流方向为自上而下，此电流同时给电容C充电。当信号为负半周期时，V1截止，V2正偏，电容C上的电压通过V2、负载电阻RL

放电，流过RL

的电流方向为自下而上。在信号的整个周期中，V1、V2两个三极管交替工作。OTL互补对称功率放大器的最大输出功率

，最高效率为78.5%。3．OCL互补对称功率放大器在OTL互补对称功率放大器中，为了保持输出电容两端电压的稳定，必须采用大容量电解电容器，而电容器的存在将对电路的频率特性产生影响。为了改善电路的频率特性，人们又设计出没有输出电容的互补对称功率放大器，简称OCL互补对称功率放大器。OCL互补对称功率放大器采用正负电源供电，在信号的正半周期，V1工作，由正电源供电；在信号的负半周期，V2工作，由负电源供电。OCL互补对称功率放大器的基本电路如下图所示。346OCL互补对称功率放大器的基本电路347OCL互补对称功率放大器的最大输出功率

，最高效率为78.5%。3484．BTL功率放大电路BTL功率放大电路如图所示，它可以采用正负双电源供电，也可以采用单电源供电。输入信号被变换为幅度相同、方向相反的两个信号，在信号的正半周期，V1、V4工作；在信号的负半周期，V2、V3工作。BTL功率放大电路的最大输出功率

，最高效率为78.5%。BTL功率放大电路5．复合管在功率放大器中，两个末级输出功放管的管型不同，但要求它们的参数相同，这有时是比较困难的。为了解决此问题，可以采用将一个小功率三极管和一个大功率三极管复合成一个大功率三极管的方法。复合管的放大倍数为两个三极管的放大倍数之积，复合管不仅可以采用相同类型的

三极管进行复合，还可以采用不同类型的三极管进行复合。复合管的复合方法如下图所示。349复合管的复合方法a）NPN管和NPN管复合成NPN管b）PNP管和NPN管复合成PNP管c）PNP管和NPN管复合成NPN管d）PNP管和PNP管复合成PNP管350任务2集成功率放大器的安装与调试351

学习目标1．了解常用的集成功率放大器。2．了解集成功率放大器的内部结构。3．掌握几种集成功率放大器的典型应用电路。4．能正确安装与调试TDA1521集成功率放大器。352集成功率放大器具有体积小、质量轻、安装调试方便、外围元件少等优点，在各类电子产品中得到广泛应用，如日常使用的电视机、收音机、计算机的有源音箱等，往往采用集成功率放大器。根据集成功率放大器输出功率的大小，可把集成功率放大器分成小功率、中功率和大功率三种。本任务将安装、调试一款以TDA1521为核心的经典功放电路，用来推动书架式音箱，或以其为核心电路制作有源音箱。353

任务引入一、LM386M集成功率放大器LM386M集成功率放大器是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品，电压增益内置为20倍。它的静态功耗仅为24mW，特别适用于电池供电的场合。LM386M集成功率放大器的封装形式有双列直插式和贴片式两种，如下图所示。其静态消耗电流约为4mA，工作电压范围为4～12V，输出功率为730mW。354

相关知识LM386M集成功率放大器实物图a）双列直插式b）贴片式355一般集成功率放大器内部有输入级、中间电压放大级、功率输出级和偏置电路四个主要部分。LM386M集成功率放大器的内部电路如图所示。356LM386M集成功率放大器的内部电路每个集成功率放大器都有厂家推荐的应用电路，称为典型应用电路。LM386M集成功率放大器的典型应用电路如图所示。357LM386M集成功率放大器典型应用电路二、TDA2030A集成功率放大器TDA2030A集成功率放大器是德国德律风根公司生产的音频功率放大电路，它具有开机冲击极小、外围元件少的特点。TDA2030A集成功率放大器可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电，工作电压为

±（6～22）V，输出功率为18W（RL=4Ω）。电路内含有多种保护电路，如短路保护、热保护、地线偶然开路保护、电源极性反接保护电路等。

358TDA2030A集成功率放大器实物图如图所示，典型应用电路如图所示。图中，R2、R3、C2构成反馈网络；R4、C7组成相位补偿网络；C4、C5为电源滤波电容；C3、C6为退耦电容，主要为高频信号提供通路。359TDA2030A集成功率放大器实物图TDA2030A集成功率放大器典型应用电路三、LM1875集成功率放大器LM1875集成功率放大器是美国国家半导体公司生产的集成功率放大器，它是一款性能优异的单片集成功率放大元件，具有低失真﹑工作稳定可靠﹑外围元件少﹑电流负载能力强等特点。LM1875集成功率放大器在

±30V供电﹑

负载为8Ω时，输出功率可达30W。LM1875集成功率放大器实物图如下图所示，其典型应用电路如下图所示。360361LM1875集成功率放大器实物图TDA2030A集成功率放大器典型应用电路四、TDA1521集成功率放大器TDA1521集成功率放大器是荷兰飞利浦公司设计的集成功率放