第04章 功率放大电路.ppt

1、第4章 功率放大电路,模拟电子技术基础,例1： 扩音系统,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。,4.1 功率放大电路的主要特点,例2：温度控制,R1-R3:标准电阻,Ua : 基准电压,Rt :热敏电阻,A：电压放大器,Rt,T,uo,T,Ub,uo1,对功率放大电路的要求：,(1) 根据负载要求，提供所需要的输出功率。,最大输出功率：,(2) 具有较高的效率,PO : 负载上得到的交流信号功率。 PV ： 电源提供的直流功率。,(3) 尽量减小非线性失真。,功率放大电路的分析方法：图解法,分析功放电路时应注意的问题,(1)

2、功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。,(2) 电流、电压信号比 较大，必须注意防 止波形失真。,(3) 电源提供的能量尽 可能转换给负载，减 少晶体管及线路上的 损失。即注意提高电 路的效率（）。,不合适，因为效率太低 。,估算射极输出器的效率 ：,(设RL=RE),为使输出信号的幅值尽可能大(要保证不失真)，静态工作点（Q）设置较高（靠近负载线的中部）。,直流负载线,交流负载线,uo的取值范围,静态工作点：,UCEQ = 0.5VCC,若忽略晶体管的饱和压降和截止区，输出信号uo的最大峰值只能为：,1. 直流电源输出的

3、功率,2. 最大负载功率,3. 最大效率,(RL=RE 时),放大电路的输出没有失真的工作方式称为甲类放大。,如何解决效率低的问题？,办法：降低Q点。,缺点：但又会引起截止失真。,既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射极输出器。,4.2 互补对称功率放大电路,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称：电路中采用两只晶体管，NPN、 PNP各一只；两管特性一致。,类型：,4.2.1 无输出电容的互补对称功放电路（OCL）,一、工作原理（设ui 为正弦波）,电路的结构特点：,1. 由NPN型、P

4、NP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。,2. 双电源供电。,3. 输入输出端不加隔直电容。,静态分析：,因此，不需要隔直电容。,ui = 0V T1、T2 均不工作 uo = 0V,动态分析：,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,ui 0V,T1截止，T2导通,iL=ic2,T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。,乙类放大的输入输出波形关系:,死区电压,交越失真：输入信号 ui 在过零前后，输出信号出现的失真称为交越失真。,乙类放大的特点： 静态电流 ICQ、IBQ等于零； 每管导通时间等于半个周期； 存在交越失真。,二、最大输出功率及效率的计算

5、,假设 ui 为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出达到最大值。,若忽略晶体管的饱和压降，则负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为：,负载上得到的最大功率为：,电源提供的直流平均功率计算：,每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:,VCC1 =VCC2 =VCC,两个电源提供的总功率为：,最大效率为：,三、电路的改进,1. 克服交越失真,交越失真产生的原因： 在于晶体管特性存在非线性，ui UT 时晶体管截止。,克服交越失真的措施：电路中增加 R1、D1、D2、R2支路。,静态时: T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、 D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状

6、态；,动态时：设 ui 加入正弦信号。正半周时T2 截止，T1 基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周时T1截止，T2 进入良好的导通状态。,甲乙类放大的波形关系：,特点：存在较小的静态电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。,为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真，电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。,2. UBE电压倍增电路,图中B1、B2分别接T1、T2的基极。假设I IB，则,合理选择R1、R2 的大小，B1、B2间便可得到 UBE 任意倍数的电压。,3. 电路中增加复合管,增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。,复合

7、管的构成方式：,方式一：,方式二：, 1 2,晶体管的类型由复合管中的第一只管子决定。,改进后的OCL准互补输出功放电路：,T1：电压推动级,T2、R1、R2： UBE倍增电路,T3、T4、T5、T6： 复合管构成的输出级,第4级：互补对称射极跟随器,第3级：单管放大器,集成运放内部的功率放大器,4.2.2 无输出变压器的互补对称功放电路（OTL）,一、特点,1. 单电源供电；,2. 输出加有大电容。,二、静态分析,令：,则 T1、T2 特性对称,三、动态分析,设输入端在 0.5VCC 直流电平基础上加入正弦信号。,时，T1导通、T2截止；,若输出电容足够大，UC 基本保持在 0.5VCC ，

8、负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,四、输出功率及效率,若忽略交越失真的影响，且 uI 幅度足够大。则：,实用的OTL互补输出功放电路,调节R，使静态UAQ=0.5VCC,D1、D2 使b1 和b2 之间的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真。,Re1、Re2 ：电阻值12，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。,4.4 集成功率放大器,特点：温度稳定性好、电源利用率高、功耗较低、非线性失真较小、工作可靠、使用方便等。,集成功放LM384：,生产厂家：美国半导体器件公司,电路形式：OTL,输出功率：8负载上可得到5W功率,电源电压：最大为28V,集成功放 LM384管脚说明:,14 电源端（ Vcc）,3、4、5、7 接地端（ GND） 10、11、12 接地端（GND）,2、6 输入端 （一般2脚接地）,8 输出端 （经500 电容接负载）,1 接旁路电容（5 ）,9、13 空脚（NC）,集成功放 LM384 外部电路典型接法：,调节音量,电源滤波电容,外接旁