模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程(第三版)第四章.ppt

1、第一節(jié) 功率放大電路的主要特點,對放大電路的要求,放大電路中三極管的工作狀態(tài),放大電路的分析方法,下頁,總目錄,在一些電子設(shè)備中，常要求放大電路的輸出級能帶動某種負(fù)載，因而要求放大電路有足夠大的輸出功率。這種放大電路通稱為功率放大器。,最大輸出功率Pom ： 在正弦輸入信號下，輸出波形不超過規(guī)定的非線性失真指標(biāo)時， 放大電路最大輸出電壓和最大輸出電流有效值的乘積。,一、 對放大電路的要求,下頁,上頁,首頁,式中 po 為放大電路輸出給負(fù)載的功率， 而 pv 為直流電源Vcc所提供的功率。,放大電路輸出給負(fù)載的功率由直流電源提供。 在輸出功率比較大的情況下，效率問題更為重要。 如果功率放大電路的

2、效率不高，不僅造成能量的浪費，而且消耗在放大電路內(nèi)部的電能將轉(zhuǎn)換成為熱量，使管子、元件等溫度升高，因而不得不選用較大容量的放大管和其他設(shè)備，很不經(jīng)濟(jì)。,下頁,上頁,首頁,選用放大三極管時，極限參數(shù)應(yīng)留有一定的余地。,下頁,上頁,二、放大電路中三極管的工作狀態(tài),在功率放大電路中，三極管工作在大信號狀態(tài)， 使得管子的特性曲線的非線性問題充分暴露出來。 在實際的功率放大電路中，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求， 盡量設(shè)法減小輸出波形的非線性失真。 當(dāng)功率放大電路工作時， 應(yīng)防止三極管的工作點超出安全工作去的范圍。,首頁,在功率放大電路中，由于三極管的工作點在大范圍內(nèi)變化，因此，對電路進(jìn)行分析時，一般不能采用微變等效

3、電路法，常采用圖解法分析放大電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況。,下頁,上頁,三、放大電路的分析方法,從功率放大電路的上述特點，可以組成功率放大的具體電路。 考慮電路的具體形式時，主要應(yīng)注意使放大電路具有足夠的輸出功率和較高的效率，并盡量減小輸出波形的非線性失真。,首頁,第二節(jié) 互補對稱式功率放大電路,電路的組成和工作原理,互補對稱電路主要參數(shù)的估算,下頁,總目錄,一、 電路組成和工作原理,1. OTL乙類互補對稱電路,R1 和 R2確定放大電路的靜態(tài)電位。,動態(tài)時電容兩端的電壓保持0.5VCC的數(shù)值基本不變。,下頁,上頁,首頁,交越失真,ui 0時VT1導(dǎo)通VT2截止。,ui 0時VT2導(dǎo)通VT1截止

4、。,iL = iC1 iC2,下頁,上頁,首頁,動畫,2. OTL甲乙類互補對稱電路,避免了ui較小時兩管同時截止 減小了交越失真。,iC1 和 iC2不為零，,下頁,上頁,首頁,下頁,上頁,首頁,仿真,Ucem = VCC - UCES,靜態(tài)時 UCE1 = +VCC , UCE2 = -VCC 。,下頁,上頁,3. OCL甲乙類互補對稱電路,首頁,仿真,下頁,上頁,OCL電路存在的主要問題： 兩個三極管的發(fā)射極直接連到負(fù)載電阻上， 如果靜態(tài)工作點失調(diào)或電路內(nèi)元器件損壞， 將造成一個較大的電流長時間流過負(fù)載， 可能造成電路損壞。 為了防止出現(xiàn)此種情況，實際使用的電路中， 常常在負(fù)載回路接入熔

5、斷絲作為保護(hù)措施。,首頁,ui 0時工作點沿QA上移。 ui 0時工作點沿QB下移。,Ucem= Vcc - UCES,若VT1、VT2對稱,下頁,上頁,二、 互補對稱電路主要參數(shù)的估算,1. OCL互補對稱電路主要參數(shù)的估算,首頁,Ucem = VCC - UCES,下頁,上頁,（1）最大輸出功率,當(dāng)滿足條件UCES VCC時,首頁,下頁,上頁,（2）效率,當(dāng)輸出最大功率時，放大電路的效率等于最大輸出功率pom與直流電源提供的功率PV之比。,當(dāng)忽略飽和管壓降UCES 時，OCL乙類和甲乙類互補對稱電路的效率為,如果考慮三極管的飽和管壓降UCES ，則OCL乙類和甲乙類互補對稱電路的效率將低于

6、此值。,首頁,下頁,上頁,（3）功率三極管的極限參數(shù),在OCL互補對稱電路中，流過三極管的最大集電極電流為：, 集電極最大允許電流ICM,因此選擇功率三極管時，其集電極最大允許電流應(yīng)為：,首頁,下頁,上頁,在OCL互補對稱電路中，兩個三極管的集電極電壓之和等于2VCC，即, 集電極最大允許反向電壓U(BR)CEO,當(dāng)VT2導(dǎo)電時， VT1截止，此時VT1的集電極承受反向電壓。當(dāng)VT2飽和時， VT1的集電極電壓達(dá)到最大，此時：,或,因此，功率三極管的集電極最大允許反向電壓應(yīng)為,首頁,當(dāng)忽略三極管的管壓降時，PTm = 0.2 Pom,下頁,上頁,在OCL互補對稱電路中，直流電源提供的功率PV，

7、一部分轉(zhuǎn)換成輸出功率Po傳送給負(fù)載，另一部分則消耗在三極管內(nèi)部，成為三極管的耗散功率PT ，使管子發(fā)熱。, 集電極最大允許耗散功率PCM,當(dāng)集電極輸出電壓的峰值UOM 0.6 VCC時，三極管的功率損耗達(dá)到最大，即PT= PTm 。此時，每個三極管的最大管耗為:,因此，在選擇功率三極管時應(yīng)滿足，PCM 0.2 Pom,首頁,Ucem= -,2,Vcc,UCES,若VT1、VT2對稱,下頁,上頁,2. OTL互補對稱電路主要參數(shù)的估算,2,首頁,下頁,上頁,（1）最大輸出功率,（2）效率,首頁,下頁,上頁,（3）功率三極管的極限參數(shù), 集電極最大允許電流ICM, 集電極最大允許反向電壓U(BR)

8、CEO,PTm = 0.2 Pom, 集電極最大允許耗散功率PCM,首頁,晶體管的工作狀態(tài),甲類工作狀態(tài) 晶體管在輸入信號 的整個周期都導(dǎo)通 靜態(tài)IC較大，波形好, 管耗大效率低。,乙類工作狀態(tài) 晶體管只在輸入信號 的半個周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失真, 管耗小效率高。,甲乙類工作狀態(tài) 晶體管導(dǎo)通的時間大于半個周期，靜態(tài)IC 0，一般功放常采用。,下頁,上頁,首頁,第三節(jié) 采用復(fù)合管的互補對稱放大電路,復(fù)合管的接法及其和rbe,復(fù)合管組成的互補對稱放大電路,下頁,總目錄,一、復(fù)合管的接法及其和rbe,復(fù)合管可由兩個或兩個以上的三極管組合而成。它們可以由相同類型的三極管組成，也可以由不

9、同類型的三極管組成。 無論由相同或不同類型的三極管組成復(fù)合管時， 首先，在前后兩個三極管的連接關(guān)系上，應(yīng)保證前級三極管的輸出電流與后級三極管的輸入電流的實際方向一致。 其次，外加電壓的極性應(yīng)保證前后兩個三極管均為發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏，使兩管都工作在放大區(qū)。,下頁,上頁,首頁,rbe= rbe1 +（1+ 1）rbe2,( 1+ 2+ 1 2) iB,iE= (1+2) (1+ 1)iB1 = iB + iC,= 1+2+12 12,iC1 = 1 iB1,iE1= iB2 = (1+ 1)iB1,iC2 = 2 (1+ 1) iB1,與NPN型三極管等效,下頁,上頁,首頁,ic,ic= 1(

10、1+ 2) iB1 = (1+ 1 2) iB,iE= (1+ 1+ 1 2) iB1 = iC + iB, = 1 （1 +2） 12,rbe= rbe1,與NPN型三極管等效,iE1= (1+ 1) iB1,iC1= iB2= 1 iB1,ic2= 1 2) iB1,下頁,上頁,首頁,rbe= rbe1 +（1+ 1）rbe2, = 1+2+12 12,與PNP型三極管等效, = 1 （1 +2） 12,rbe= rbe1,與PNP型三極管等效,下頁,上頁,首頁,rbe= rbe1 +（1+ 1）rbe2, = 1+2+12 12,結(jié)論：, = 1 （1 +2） 12,rbe= rbe1,

11、下頁,上頁,首頁,由兩個相同類型的三極管組成的復(fù)合管，其類型與原來相同。,由兩個不同類型的三極管組成的復(fù)合管，其類型與前級三級管相同。,二、復(fù)合管組成的互補對稱放大電路,VT3、VT4很難互補對稱,VT3、VT4可實現(xiàn)互補對稱,上頁,首頁,第四節(jié) 集成功率放大器,集成功率放大器的電路組成,集成功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo),集成功率放大器的引腳和典型接法,下頁,總目錄,目前，利用集成電路工藝已經(jīng)能夠生產(chǎn)出品種繁多的集成功率放大器。 集成功放除了具有一般集成電路的共同特點外，還有一些突出的優(yōu)點，主要有溫度穩(wěn)定性好，電源利用率高，功耗較低，非線性失真較小等，還可以將各種保護(hù)電路也集成在芯片內(nèi)部，使用更加

12、安全。 集成功放從用途劃分，有通用型功放和專用型功放。 從芯片內(nèi)部的構(gòu)成劃分，有單通道功放和雙通道功放， 從輸出功率劃分，有小功率功放和大功率功放。,下頁,上頁,首頁,集成功率放大器與一般集成運算放大器的主要區(qū)別在于，對前者要求輸出更大的功率。 為了達(dá)到這個要求，集成功放的輸出級常常采用復(fù)合管組成。 另外，通常要求更高的直流電源電壓。 對于輸出功率比較高的集成功放，有時要求其外殼裝散熱片。 由于集成工藝的限制，集成功放中的某些元件要求外接。 有時為了使用方便而有意識地留出若干引線端，允許用戶外接元件以靈活地調(diào)節(jié)某些技術(shù)指標(biāo)。,下頁,上頁,首頁,下頁,上頁,一、集成功率放大器的電路組成,輸入級為雙端輸入、單端輸出差分放大電路,鏡像電流源,中間級,引入一個電壓串聯(lián)負(fù)反饋，減小非線性失真。,首頁,下頁,上頁,二、集成功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo),LM386主要技術(shù)指標(biāo)（大氣溫度TA=250C),首頁,下頁,上頁,LM386主要技術(shù)指標(biāo)（大氣溫度TA=250C),首頁,下頁,上頁,三、集成功率放大器的引腳和典型接法,引腳7 與地之間應(yīng)接一個旁路電容CB,如果1、8兩端開路，功率放大電路的電壓增益約為20倍。,如果1、8之間僅接一個大電容，則相當(dāng)于交流短路，此