电子技术基础 课件 5.功率放大电路

第5章低频功率放大电路§5.1功率放大电路概述§5.2乙类互补功率放大电路§5.3集成功率放大电路§5.1功率放大电路概述

在一台电子设备中，一个实用多级放大电路的最后一级，总是要带一定的负载。例如，我们熟悉的扩音机，最后总要与扬声器（喇叭）相接，使其发出宏亮的声音。因为电压放大电路的输出电压大而输出电流并不大，即输出功率比较小。不能很好的驱动负载。因此，在实用多级放大电路的末级（即输出级）,通常总是要求既能输出较高的电压，又能输出较大的电流。总之，是以输出较大功率为主要指标，所以通常将这一级的电路称为功率放大电路，简称功放。

扩音系统执行机构功率放大器的作用：

用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。功率放大电压放大信号提取§5.1.1功率放大电路概述1．要求输出功率尽可能的大

一、功率放大电路特点最大输出功率Pomax2．要求效率要高

功率放大电路的输出交流功率是由直流电源功率转换而来的。转换效率负载有用功率直流电源提供的功率另一部分是晶体管的损耗PT，使晶体管发热。因此，功率放大电路的效率和保证管子安全可靠工作就成为必须认真考虑的问题。3．非线性失真要小

4．功放管的散热要好功率放大器的种类很多。当输入信号为正弦波时，按晶体管工作状态（导通时间）的不同放大电路可分为甲类、甲乙类和乙类等。1．甲类Q点较高，选在线性放大区的位置。电路的特点是：静态电流较大，在输入信号的整个周期内晶体管均导通（即导通角θ=360º）均有集电极电流。放大电路输出信号波形与输出信号波形相似不会产生失真。甲类(

=2

)

tiCO

Icm

2ICQ大

a.静态功耗b.能量转换效率低特点c.放大管的导通角θ=2π二、功率放大电路的分类2．乙类

Q点低，选在截止区的位置。电路的特点是：静态电流为零，晶体管只有半个周期导通，另半个周期截止（即导通角θ=180º）输出波形只保持半个周期，产生了严重的失真。

tiCO

Icm

2ICQ乙类(

=

)b.能量转换效率高c.输出失真大特点

d.放大管的导通角θ=π

a.静态功耗3．甲乙类Q点较低，选在靠近截止区的位置。电路的特点是：静态电流较小，晶体管的导通时间大于半个周期且小于一个周期（即θ=180º～360º之间），输出只有半个波形与输入波形相似，另半个波形有严重的截止失真。

tiCO

Icm

ICQ2甲乙类(

<

<2

)a.静态功耗较小b.能量转换效率较高c.输出失真较大特点

d.放大管的导通角π<θ<2π

乙类互补对称功率放大电路如图所示。其中(a)为输入电压波形，(b)为原理电路，（c）为输出电压波形。

VT1和VT2分别为NPN型管和PNP型管，两管其它特性接近，两管的基极和发射极分别连接在一起，信号从基极输入、发射极输出，RL为负载电阻，正、负电源对称。当ui=0时，静态电流为零。

在有信号输入时，VT1和VT2轮流导通，犹如一推一拉的工作，故称推挽式电路。由于两个管子互补对方不足，工作特性对称，所以这种电路通常称为互补对称推挽电路（OCL电路）。电路特点(1)晶体管T1、T2特性对称(2)电源对称(3)T1、T2射极输出一、乙类互补对称功率放大电路（OCL电路）1．电路组成及工作原理§5.2低功率放大电路工作原理a.当ui=0时设ui=Uimsin

tT1、T2截止UA=0uo=0静态功耗为零RLT1ui+_+VCC_iC1iC2ioT2VCCuo+_Ab.ui>0时T1导通T2截止输入信号ui输出信号uo电流io方向uo≈ui+RLT1ui+_+VCC_iC1iC2ioT2VCCuo+_Ac.ui<0时T2导通T1截止输入信号ui输出信号uo电流io方向uo≈uiRLT1ui+_+VCC_iC1iC2ioT2VCCuo+_A2.功率放大电路的计算

根据以上分析，不难求出工作在乙类的互补对称电路的输出功率、电源供给的功率、管耗和效率当Uim=Uom≈Ucem=VCC-UCES≈VCC时（1）输出功率Po(2)直流电源供给的功率由于VT1和VT2在一个信号周期内均为半周导通，因此VT1的功率为则两管的总功率为当时(3)能量转换效率

(3)晶体管的耗散功率(管耗PT)由于VT1和VT2在一个信号周期内均为半周导通，因此VT1的管耗为当时，管耗达到最大值(3)电源供给的功率当Uom达到最大值，即Uom≈VCC时，电源供给功率为最大值

当ui小于晶体管的死区电压时，T1、T2都截止。3.电路存在的主要缺陷a.产生失真的原因晶体管存在死区电压b.失真的现象输出电流出现一段“死区”存在交越失真RLT1ui+_+VCC_iC1iC2ioT2VCCuo+_OtiCiBuBEOuitO交越失真在两个管子交替工作区域出现的失真称为交越失真输入信号输出信号交越失真的产生4.克服交越失真的常用方法给功率管（T1和T2）一定的直流偏置，使其工作于微导通状态，即甲乙类工作状态。采用二极管进行偏置的缺点是偏置电压不易调整。利用恒压源电路进行偏置的甲乙类互补对称功放VT4管的UBE4基本为一固定值，即UCE4相当于一个不受交流信号影响的恒定电压源，只要适当调节R1,R2的比值，就可改变VT1,VT2的偏压。5.2.3OTL甲乙类互补对称功率放大电路单电源、输出端接大电容的甲乙类互补对称功率放大器1.电路图5.2.3OTL甲乙类互补对称功率放大电路三、BTL集成功率放大电路

BTL功率放大电路其主要特点是，在同样电源电压和负载电阻条件下，它可获得比OCL和OTL大几倍的输出功率。1、BTL功放组成及其工作原理四个功放管T1～T4组成桥式电路。静态时，电桥平衡四个功放管T1～T4组成桥式电路。当ui1为正，ui2为负时，T1和T3

导通，T2和T4截止当ui1为负，ui2为正时，T1和T3截止，T2和T4导通电源电压相同时，BTL电路的输出功率相当于OTL或OCL电路的4倍。5.3集成功率放大器随着线性集成电路的发展，集成功率放大电路的应用也日益广泛。集成功率放大电路具有输出功率大，频率特性好，非线性失真小，外围连接元件少，使用方便等优点。因此，在收音机，电视机，收录机，开关功放电路中广泛采用各类专用集成功率放大电路。集成功放的原理和前述分立元件OTL、OCL电路基本相同，在实际应用中，应掌握其引出脚与外围元件的作用，信号流程及典型应用条件。集成功放的外形和符号可以从器件手册中查到。1.集成功放LM386简介

LM386是目前应用较多的小功率音频集成功放。它的突出优点是自身功耗低，电压增益可调整，电源电压适用范围宽，总谐波失真小，外接元件少和使用方便。广泛应用于录音机和收音机之中。集成功放LM386为8脚双列直插塑料封装结构，其引脚图如图所示。

引脚2为反相输入端；3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和4分别为电源和地；引脚1和8为电压增益设定端；使用时在引脚7和地之间接旁路电容，通常取10μF。其它参数使用时查手册。

LM386有两个信号输入端，当信号从2端输入时，构成反相放大电路，从3端输入时，构成同相放大电路。每个输入端对地的直流电位接近于零，即使与地短路，输出直流电流也不会产生的偏离。上述输入特性使LM386的使用非常方便。

2.集成功放LM386的应用

如图所示为LM386的一种基本用法，也是外接元件最少的一种用法，C1为输出耦合电容。由于引脚1和8开路，集成功放的电压增益为26dB，即电压放