模拟电子技术基础简明教程课件：第四章　功率放大电路

1、第四章功率放大电路,4.1功率放大电路的主要特点,4.2互补对称式功率放大电路,4.3采用复合管的互补对称式放大电路,4.4集成功率放大器,例1： 扩音系统,一、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,R1,a,R2,uo,Usc,+,R3,Rt,功 放,b,温控室,A,+,-,uo1,加热元件,Rt,T,uo,T,Ub,uo1,功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，要求：

2、输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。 电压放大器一般工作在甲类，三极管360导电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的效率不高，理论上不超过25%。,二、对放大电路的主要要求：,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,输出功率,直流电源提供功率,3. 尽量减小非线性失真。,注意：,2. 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电参数不能超过晶体管的极限值: ICM、UCEM、PCM。,1. 分析方法：图解法 （微变等效电路法不再适用）,3. 功放的电路形式：互补对称式电路,不合适，因为效率太低 。,估算射极输出器的效率

3、：,(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. 电源输出的功率,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。,特点:利用变压器的阻抗变换功能，可实现功放电路 和负载间的匹配，以

4、弥补其它类型功放电路的不足。,三、变压器耦合式功放电路:,1.原理电路,三、变压器耦合式功放电路:,优点：ui为零时，两个三极管均不导电，静态功耗为零；输入正弦电压后，VT1和VT2轮流导电，三极管本身的平均功耗较小，效率较高；便于实现阻抗匹配。,缺点：变压器体积大，消耗有色金属；在低频和高频部分产生相移，易产生自激振荡；无法实现集成化。,无输出变压器、直接耦合的互补对称式功率放大器。,互补对称功放的类型,无输出变压器形式 （ OTL电路）,无输出电容形式 （ OCL电路）,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称：电

5、路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。,类型：,4.2互补对称式功率放大电路,三极管根据导通时间可分为如下四个状态： 甲类-三极管360导电； 甲乙类-三极管180360导电 乙类-三极管180导电 丙类-三极管180导电,一、 OTL 互补对称电路,1、OTL 乙类互补对称电路,在输入信号的正半周，VT1 导通，iC1 流过负载；,负半周，VT2导通，iC2 流过负载。,在信号的整个周期都有电流流过负载，负载上 iL 和 uO 基本上是正弦波。,存在的问题：交越失真,交越失真,4.2互补对称式功率放大电路,动态分析：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，

6、T2截止,iL= ic1 ;,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。,静态分析：,ui = 0V T1、T2均不工作，不需要输入隔直电容 uo = 0V,缺点：存在交越失真,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，在轮流导电交界处，有一段时间两个三极管均不导电。,（1）静态电流 ICQ、IBQ等于零，静态功耗为0 ；,乙类放大的特点：,（2）每管导通时间等于半个周期；,（3）存在交越失真；,（4）只需一路直流电源，负半周时由电容两端的电压充当电源。,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，

7、输出信号出现的失真便为交越失真。,OTL 乙类互补电路图解分析,Icm1 = Icm2 Icm， Ucem1 = Ucem2 = Ucem，,返回,2、OTL 甲乙类互补对称电路,R、VD1、VD2 为两管提供一小的静态偏置电压，使得在输入信号等于零时，管子微导通，以克服交越失真。,静态时: T1、T2两管发射结电位分别约为二极管D1、 D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态；,动态时：设 ui 加入正弦信号。正半周 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T1截止，T2 基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。,甲乙类电路的Q点偏离横轴又近横轴，可近似认为最大

8、输出功率和效率与OTL乙类放大电路相同。,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。,二 、 OCL 互补对称电路,Ucem = VCC - UCES,图解分析,增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。,一、复合管的接法及参数计算：,方式一：同型,4.3采用复合管的互补对称式放大电路,方式二：不同型, 1 2,晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。,复合管不论哪种等效方式，等效后晶体管的性能确定均如下：,复合管不论哪种接法，均应满足： 两个三极管的发射结正偏，集电结反偏，工作在放大区；,总之：,四种类型的复合管,二、复合管组成的

9、互补对称式放大电路,缺点大功率三极管VT3和 VT4，类型不同，很难特性互补,准互补对称式放大电路,4.4 集成功率放大器,特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。,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