《船舶模拟电子技术基础》-项目三

目录Contents项目1常用半导体器件识别与检测0102项目2小信号放大与信号处理电路装接与测试03项目3功率放大电路的装接与测试04项目4直流稳压电源的制作与测试05项目5正弦波信号发生电路项目3功率放大电路的装接与测试任务3.1基本功率放大电路了解功率放大电路的特点和分类认识OCL和OTL互补对称电路掌握OCL和OTL互补对称电路分析方法了解交越失真，掌握消除交越失真的方法能够从结构上判断电路是OTL功率放大电路还是OCL功率放大电路能够装接和测试简单功率放大电路知识目标能力目标任务3.1基本功率放大电路

在很多电子设备中，要求放大电路的输出级能够带动某种负载，例如驱动仪表，使指针偏转；驱动扬声器，使之发声；或驱动自动控制系统中的执行机构等。这就要求放大电路输出级要向负载提供足够大的输出功率，即输出端不但要有足够大的电压，还要有足够大的电流，即实现功率的放大，我们把这样的放大电路称为功率放大电路。P1073.1.1功率放大电路的特点功率放大电路，简称功放。功放电路通常在大信号状态下工作，具有以下特点：任务3.1基本功率放大电路01安全地提供尽可能大的输出功率

要求功率放大管在输出足够大的电压的同时又要输出足够大的电流，因此功率管往往在接近极限状态下工作Io、Uo为交流有效值，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为：任务3.1基本功率放大电路02提供尽可能高的功率转换效率功率转换效率就是负载得到的有用信号功率与电源供给的直流功率的比值。03允许一定的非线性失真

在功率控制系统中，主要以输出足够的功率为目的，可以允许一定的非线性失真，而在测量系统中就必须把非线性失真控制在一定范围内。任务3.1基本功率放大电路04功放管要采取散热保护

在功率放大电路中，功放管承受着高电压、大电流，其本身的管耗也大，功放管容易老化，甚至损坏。为了保证功率管安全工作，常常要给大功率管加装散热片，必要时还可采用风冷、水冷、油冷等方式来散热。05采用图解法分析分析步骤①求出功率放大电路负载上可能获得的最大交流电压幅值，从而得出负载上可能获得的最大输出功率Pom②求出此时电源提供的直流平均功率PV③求转换效率任务3.1基本功率放大电路P1083.1.2功率放大电路的分类按晶体管静态工作点Q设置的不同甲类

甲乙类

乙类甲类(

=2

)

tiCO

Icm

2ICQ

tiCO

Icm

2ICQ乙类(

=

)

tiCO

Icm

ICQ2甲乙类(

<

<2

)Q在放大区Q设置在截止区Q靠近截止区的放大区任务3.1基本功率放大电路按输出端特点

输出变压器功率放大电路互补对称功率放大电路OCL电路BTL电路OTL电路P109-1133.1.3OCL功率放大电路01OCL乙类互补对称电路

即无输出电容功率放大电路，简称OCL电路任务3.1基本功率放大电路(1）电路组成RLV1V2+VCC+ui

+uo

VEE①没有输出电容②由一对NPN型、PNP型参数相同的互补晶体管组成③采用正负两组电源供电

两晶体管发射极的连接点称为中点，该点对地电压称为中点电压。在静态时，两功率放大管互补对称，导通能力相同，所以中点电压为零。任务3.1基本功率放大电路（2）工作原理RLV1V2+VCC+ui

+uo

VEEui>0V1导通V2截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui<0V2导通V1截止iC1io=iE2=iC2,uO=iC2RLui=0V1、V2截止任务3.1基本功率放大电路（3）OCL电路分析①输出功率输入为正弦波，负载电阻上的输出功率：输出电压幅值输出电流幅值②最大输出功率

功率放大电路ui在从零逐渐增大时，输出电压uo随之增大，管压降逐渐减小，当管压降下降到饱和管压降时，输出电压达到最大幅值，可得最大不失真输出电压的有效值为：任务3.1基本功率放大电路若忽略饱和管压降③直流电源供给的功率PV

任务3.1基本功率放大电路④效率⑤管耗每管的最大管耗和最大输出功率之间的关系：任务3.1基本功率放大电路⑥功率管的选择PT1max≥0.2PomaxU(BR)CEO>2VCCICmax≥

VCC/RL02OCL甲乙类互补对称电路

实际的乙类互补对称电路，当输入电压小于死区电压时，三极管截止，负载RL上无电流通过，出现一段死区，引起

交越失真。交越失真输入信号幅度越小，失真越明显。为了减小交越失真，可采用甲乙类功放。任务3.1基本功率放大电路双电源甲乙类互补对称功率放大电路

为了减小和克服交越失真，改善输出波形，通常给两个功率放大管的发射结加一个较小的正向偏置，使两管在输入信号为零时，都处于微导通状态。

图中R1、R2、VD1、VD2用来作为VT1、VT2的偏置电路，适当选择R1、R2的阻值，可使VD1、VD2连接点的静态电位为0，VT1、VT2的发射极电位也为0，这样VD1上的导通电压为VT1提供发射结正偏电压，VD2上的导通电压为VT2提供发射结正偏电压，使功放管静态时微导通，保证了功放管对小于死区电压的小信号也能正常放大，从而减小了交越失真。任务3.1基本功率放大电路例4-1已知VCC＝16V，RL＝4Ω，VT1和VT2管的饱和管压降│UCES│＝2V，输入电压足够大。试问：（1）最大输出功率Pom和效率η各为多少？（2）晶体管的最大功耗PTm为多少？（3）为了使输出功率达到Pom，输入电压的有效值约为多少？解：（1）最大输出功率和效率分别为（2）晶体管的最大功耗为(3)

输出功率达到Pom，输入电压的有效值:任务3.1基本功率放大电路03准互补OCL电路

功率放大电路要求互补对称管VT1和VT2能输出大电流的晶体管，一般在输出极采用复合管来提高β值。

互补对称电路选择两管对称较困难，采用由复合管构成的NPN和PNP来代替VT1和VT2管，以保证两管对称。

目的：实现管子参数的配对(1+

1)(1+

2)ib1=(1+

1+

2+

1

2)ib1(1)复合管

按一定原则将两只或两只以上的晶体管连接在一起，组成的一个等效晶体管称为复合管，又称达林顿管。任务3.1基本功率放大电路ib1(1+

1)

ib1(1+

1)(1+

2)ib1=(1+

1+

2+

1

2)ib1

1

2

2(1+

1)ib1

1ib1ibicie(

1+

2+

1

2)ib1V1V2任务3.1基本功率放大电路V1V2NPN+NPNNPNV1V2PNP+PNPPNPV1V2NPN+PNPNPNV1V2PNP+NPNPNP任务3.1基本功率放大电路复合管的主要特点:①复合管的电流放大系数大大提高，总的电流放大系数近似为组成该复合管的各晶体管电流放大倍数的乘积②由复合管组成的放大器的输入电阻提高很大。③在复合时，第一个管子为小功率管，第二个管子为大功率管。④复合管的导电极性是由第一个管子的极性来决定的。⑤复合管内部各晶体管的各极电流方向都符合原来的极性，并符合基尔霍夫电流定律。⑥复合管的缺点是穿透电流较大，因而其温度稳定性变差。任务3.1基本功率放大电路（2）准互补对称功率放大电路VT1、VT2—NPNVT3、VT4—PNPRE1、RE2、RE4、RC3—限流、稳“Q”、过流保护、改善波形。VD1、VD2、R2—克服交越失真任务3.1基本功率放大电路P113-1163.1.4OTL互补对称电路电容C的作用：1)充当VCC/2电源；2)耦合交流信号当ui=0时:VE=VCC/2当ui>0时：T1导通，T2截止，C充电VT1的集电极回路电源电压VCC/2。当ui<

0时：T2导通，T1截止，C放电T2的集电极回路电源电压

VCC/2。应用OCL电路有关公式时，要用VCC/2取代VCC。在估算输出功率等性能指标时,可采用OCL电路有关公式时，用VCC/2取代VCC即可。（2）工作原理(3)电路分析01OTL乙类互补对称电路（1）电路组成任务3.1基本功率放大电路【例3-2】单电源互补对称OTL电路如图3-9电路所示。已知

，（1）说明电容C的作用；（2）忽略管子饱和压降，试求该电路最大输出功率；（3）求最大管耗。解：（1）电容的作用为：

充当VCC/2电源；耦合交流信号。（2）最大输出功率：（3）最大管耗：任务3.1基本功率放大电路02OTL甲乙类互补对称电路各输出量波形任务3.1基本功率放大电路【例3-3】

由复合管构成的OTL电路。求：（1）为了使得最大不失真输出电压幅值最大，静态时VT2和VT4管的发射极电位应为多少？若不合适，则一般应调节哪个元器件参数？（2）若VT2和VT4管的饱和管压降│UCES│＝2V，输入电压足够大，则电路的最大输出功率Pom和效率η各为多少？（3）VT2和VT4管的ICM、U（BR）CEO和PCM应如何选择？解：（1）射极电位UE＝VCC/2＝12V；

若不合适，则应调节R2。（2）最大输出功率和效率分别为任务3.1基本功率放大电路（3）VT2和VT4管ICM、U（BR）CEO和PCM的选择原则分别为：任务3.2集成功率放大电路

了解集成功率放大电路掌握集成功率放大电路的基本应用能够装接和测试简单集成功率放大电路知识目标能力目标任务3.2集成功率放大电路P118-1193.2.1LM386——小功率通用型集成功放

LM386是目前应用较广的一种小功率通用型集成功放电路，其特点是电源电压范围宽(4V-16V)、功耗低(常温下是660mW)、频带宽(300KHZ)。此外，电路的外接元件少，应用时不必加散热片，广泛应用于收音机、对讲机、双电源转换、方波和正弦波发生器等。

管脚1、8间外接阻容电路可改变集成功放电压放大倍数(20-200)，其中1、8开路时电压放大倍数为20，1、8短路时，电压放大倍数为200。任务3.2集成功率放大电路调节电压放大倍数输出电容(OTL)频率补偿，抵消电感高频的不良影响防止自激等典