低频功率放大器..ppt

1、低频功率放大器，6.1概述6.2互补对称功率放大器电路6.3集成功率放大器练习，6.1概述，6.1.1功率放大电路的主要特征1功率放大电路的工作和特点基于输出高功率的基本工作，对功率放大电路的讨论主要集中在以下方面：1)大信号工作状态是输出功率足够大，功率放大电路的输出电压、电流振幅相对大小，因此功率放大管的动态工作范围很大，放大器的电压、电流信号都是大信号状态，一般是不超过晶体管的极限参数的限度。2)非线性失真问题是由于放大器的非线性，电力放大电路在大信号工作状态下工作，在工作过程中必然会发生较大的非线性失真。输出功率越大，电压和电流的宽度越大，信号的非线性失真就越严重。因此，如何减少非线性

2、失真是功率放大电路的重要问题。3)从提高功率放大电路效率、降低功率放大管管管消耗的能源转换角度来看，电力放大电路提供给负载的交流电源在输入交流信号的控制下，将直流电源供应设备提供的能源转换为交流能源。所有电路只能将直流能量的一部分转换为交流能量输出，剩下的主要以热的形式在电路内部的放大器和电阻中丢失，主要是放大器的损失。对于相同功率的直流电，转换的交流输出能量越多，功率放大电路的效率就越高。电力因为大小，效率问题变得重要。否则，不仅会造成能量浪费，还会产生放大器的热量，造成损坏。2功率放大器电路分析方法功率放大电路在大信号状态下工作，因此功率放大管的非线性非常明显，因此微可变等效模型不再适用。

3、通常使用图形分析方法。3主要规范1)最大输出电压振幅Uomax和最大输出电流振幅Iomax:最大输出振幅表示功率放大电路可以输出的最大输出电压和电流，前提是输出信号不超过指定的非线性失真指标。显示为Uomax和Iomax。2)输出功率Po和最大无损输出功率Pom输出电压有效值和输出电流有效值的乘积定义为输出功率Po。如果输入信号是正弦，则有(6-1)牙齿。其中单位和Iom分别是输出电压和电流的峰值。最大无损输出功率是指在存在正弦输入信号的情况下，功率放大电路在输出电压、电流波形基本上未失真的情况下，放大电路的最大输出电压Uomax与最大输出电流Iomax有效值的乘积，Pom，(6-2)，3)管

4、道消耗PV损失功率放大管的功率4)效率是由于功率放大电路中其他部件的热损失较小，因此直流电源提供的功率是输出功率放大电路的效率定义为放大电路输出到负载的交流电源Po与直流电源提供的电源PE之比。也就是说，(6-3)，4放大器的保护和热问题功率放大电路在大信号下工作，因此管道的工作电流和电压都是大信号，应考虑功率放大管的保护问题，防止管道穿孔或损坏。6.1.2提高功率放大电路的运行状态和效率之间的关系效率对功率放大电路至关重要。那么，如何最大限度地提高效率呢？为了防止在小信号放大电路中输出信号失真，应尽可能低地选择放大电路中的工作点，以减少静态工作点电流，减少静态功率损失。损耗小，电路的效率自然

5、提高。，图6-1低频功率放大电路的三个茄子操作状态(A)A类操作状态(b) a级和b级操作状态；(C)B类工作状态、6.2互补对称电力放大器电路、6.2.1双电源互补对称电路(OCL电路)使用两个正负直流电源供应设备的互补对称电路称为双电源电路。通常，两个牙齿直流电源供应设备大小相同，极性相反。类1B双功率互补对称功率放大器电路图6-2是使用正负双电源供应设备的互补对称功率放大电路。可以看出，与第三章集成运算放大器中描述的互补对称输出级别相同。实际上，集成运算放大器的输出水平也随着输出一定功率而提高效率，负载能力强，因此应采用互补电路结构。现在，我们从功率放大电路的角度对牙齿电路进行更详细的分

6、析。图6-2型双电源互补对称功率放大器电路，1)电路由牙齿电路组成，与集成运算放大器的输出级一样，两个互补电晶体NPN管V1和PNP管V2、V1和V2的特性尽可能相同，2)工作原理为静态时，两个管没有基准偏置，处于截止状态，集电极静态电流约为0也就是说，V1和V2的静态工作点为IC1=IC2=0，UCE1=-UCE2=UCC。2分析计算功率放大电路是一个大的信号操作，需要以图形方式分析图6-2中的互补对称功率放大电路。由于电路的互补对称，V1，V2两个管一个负责静伴奏，一个负责伴奏，工作过程相似，但工作电流，电压极性相反，因此只要分析V1或V2的工作状态就可以得到整个电路的工作状态。下图显示了

7、V1管道的操作状态。易于计算图6-3中的双功率互补对称功率放大电路图表分析(正伴奏)，图6-3中的乙型双功率互补对称功率放大电路的输出功率、效率等规范。1)输出功率Po和最大无损输出功率Pom将输出电压振幅设置为单位，输入正弦信号时牙齿，(6-4)提供最大输出电压振幅UomaxUimax=UcemaxUCC，最大输出电流振幅Iomax=Icmax1UCC/RL牙齿因此，最大输出功率为(6-5)，2)由直流电源提供的功率每个PE UCC和-UCC电源供应设备仅提供半周期电源，因此在一个周期内平均电流为两个电源供应设备提供的总功率为(6-6)。电源供应设备提供的功率为(6-6)。在获得最大无损输出

8、时，电源供应设备提供的最大功率PEM可以达到、(6-7)、3)效率标准(6-4)和(6-6)通常为、(6-8)、最大效率、(6-6-6)最大管道消耗为(6-12)，如果发生最大管道消耗，则输出功率为(6如果最大输出功率为10 W，则选择两个最大聚合电极功率PCM2 W的三极管即可)。当然，您可以适当地考虑余量。第二，由于V2打开时V1牙齿关闭，因此V2饱和时UCE1最多可获得2UCC，因此必须使用耐压U(BR)CEO2UCC管。第三，选定管道的ICM必须大于回路中可能出现的最大收集器电流UCC/RL。5)交叉失真与集成运算放大器的输出水平一样，因为功率三极管有死区电压(硅管约0.5 V)牙齿，

9、所以只有输入信号的大小大于0.5 V (V2中小于0.5 V)，三极管才能逐渐接通。因此，输出波形在输入信号零点附近的范围内发生交叉失真，如图6-4所示。为了克服交叉失真，可以使用PN压降、电阻压降或其他部件压降，在两个三极管的发射中添加正偏置电压，使两个三极管在没有信号输入的情况下处于微电流状态。在牙齿时，回路的静态工作点向上移动到放大区域(为了减少损失，通常将静态工作点设置为刚进入放大区域的位置)，因此功率放大回路的工作状态从B类更改为A类。图6-4B双电源供应设备互补对称功率放大电路的交叉失真(A) B型双电源供应设备互补对称放大电路(B)交叉失真波形，3甲类双电源互补对称功率放大器电路

10、1)电路配置和工作原理甲类双电源互补对称功率放大电路的原理电路图6-5所示，V1、V2为互补对称功率放大器电路，V3为为VD2提供静态偏置电流，静态时电流IC3在VD1、VD2中生成静态压力降，为V1、V2中的发射连接提供静态偏移。 如果V1，V2的静态收集器电流不是0牙齿，则V1，V2将甲置于类放大状态，V1的静态工作点如图6-6所示。由于回路结构是对称的，静态时IC1=IC2，因此RL没有静态电流，输出电压仍然为零。图6-5、A、A、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、B、6、B、B图6-7是可曹征偏置电压的互补对称电路，偏置电压UAB的大小为(6-14)，只要

11、改变R1、R2的比率，V1、V2的偏置电压值就可以改变，并且在集成电路中经常可见。图6-7偏置可曹征甲类双电源互补对称电力放大器电路，2)主要规格计算如图6-6所示。为了提高功率放大电路的效率，在消除交叉失真的同时，甲类电路的静态工作点位置比切断区域稍高，由于收集器电流仍是相当小的数字，因此功率损失，6.2.2单电源供应设备补充对称电路(OTL电路)OCL电路的低频响应，集成很容易，但需要2个单独的电源供应设备，有时使用起来会很不方便。以下说明可使用称为输出转换器(OTL)电路OTL电路的单个电源供应设备的补充对称功率放大电路。OTL电路也有乙类和甲类的区别。同样，为了消除交叉失真，在实际电路

12、中使用了甲流功率放大电路。图6-8是A级单电源供应设备补充对称功率放大器电路，V3是前端放大级别。与甲流OCL电路相比，仅使用了一个正电源UCC，但输出端增加了大容量耦合器容量C。正确选择Rb、Rc、Re的数值后，可以获得IC3，通过两个二极管向电力输出管添加适当的偏置电压，使V1、V2在类状态下工作。由于静态时输出功率管是对称的，因此两个管道的发射极E点电位为UE=UCC/2，电容器C充电为UCC/2。电容器C的隔板作用导致RL没有电流，输出电压为零。图6-8类1电源供应设备互补对称功率放大器电路，图6-9半互补对称功率放大器电路，图6-10是桥接互补对称功率放大电路。电路结构类似于差动放大

13、电路，由两个对称OTL电路(也可以是OCL电路)组成。其中，V1，V3构成了一组互补对称电路，V2，V4构成了另一组互补对称电路，负载RL位于两个互补对称电路的输出端E1和E2之间。这样，电晶体V1V4构成了桥的四条手臂，因此称为桥互补对称电路。图6-10桥互补对称功率放大器电路(BTL电路)，由于电路对称，静态时UE1=UE2=UCC/2，RL没有电流传递，输出电压uo=0。动态时，需要在BTL电路中添加大小相同、相位相反的输入信号对。正弦输入信号ui1牙齿正伴奏，ui2为负伴奏时，V1、V4传导、V2、V3闭合、电流iC14通过电源UCC中的V1、RL、V4流向地面，负载的电流方向从E1到

14、E2，负载获得正伴奏的输出波形。Ui1牙齿负伴奏，ui2为正伴奏时，V2、V3传导、V1、V4抛光、电流iC23从UCC通过V2、RL、V3流向地面，负载上游的电流方向从E2流向E1，得到负伴奏的输出波形。ui1牙齿负伴奏，ui2为正伴奏时，V2、V3传导、V1、V4抛光、电流iC23通过V2、RL、V3从UCC流向地面，负载流动的电流方向从E2流向E1，得到负伴奏的输出波形。四个电源管分成两组交替通过，负载RL获得完整的正弦波输出电压。输入一对大小相同、极性相反的正弦输入信号时，E1和E2点的电位始终大小相同，方向相反，因此如果忽略管道的饱和压降，则从负荷中获得的最大无损输出电压为UCC，是

15、同一单电源OTL回路的两倍。OCL电路为双电源供应设备供电，可以与具有UCC/2双电源供应设备的OCL电路相比较。BTL电路的最大无损输出电压仍是OCL电路的两倍。由于功率和电压是平方关系，因此BTL电路的最大无损输出功率是OTL或OCL电路的4倍，即(6-15)，图6-11 BTL电路结构框，图6.2.3实际功率放大电路的示例是图6-12将甲作为类准互补OCL。由输入级、前导级、准互补对称输出级和其他辅助电路组成。V1，V2配置单检出差分输入级别，V1的基准输入信号，从集电极上去除信号，发送到前V3的基准。预付是由PNP管V3组成的联合发射极放大电路，为电力输出级提供激励信号。二极管VD1、VD2和电阻R7、热敏电阻R15提供输出功率管的偏移，使输出管进入甲方工作状态