第低頻功率放大器

1、第5章 低頻功率放大器n概述n乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器本章主要內(nèi)容1.1. 基本概念：基本概念： 三極管的甲類、乙類和甲乙類三極管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態(tài)工作狀態(tài)； 交越失真交越失真2.2. PO（輸出功率）；（輸出功率）； POM（最大輸出功率）；（最大輸出功率）；3. 3. （效率）（效率）= =PO/ /PV；4.4. 晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路工作在乙類時(shí)，雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路工作在乙類時(shí)，BJTBJT器件器件安全工作必須要滿足的極限參數(shù)（安全工作必須要滿足的極限參數(shù)（3 3個(gè)）：

2、個(gè)）：PCM，V(BR)CEO，ICM第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器5.1 5.1 概述概述一.什么是功率放大電路？能夠能夠向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率的放大電路稱的放大電路稱為為功率放大電路，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱功放。 二者無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，都是能量的控制二者無(wú)本質(zhì)的區(qū)別，都是能量的控制與轉(zhuǎn)換。與轉(zhuǎn)換。二.功率放大電路與前面介紹的電壓放大電路的差異？第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器 不同之處：不同之處：各自追求的指標(biāo)不同。各自追求的指標(biāo)不同。電壓放大電路：電壓放大電路：功率放大電路：功率放大電路：主要要求主要要求使負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)使負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)，其

3、輸出功率并不一定很大；通常為其輸出功率并不一定很大；通常為小信號(hào)小信號(hào)放大電路。放大電路。主要要求主要要求獲得盡可能大的不失真（或失真獲得盡可能大的不失真（或失真較?。┹敵龉β屎娃D(zhuǎn)換效率較小）輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，通常是在，通常是在大大信號(hào)信號(hào)狀態(tài)下工作。狀態(tài)下工作。第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器5.1.1 功率放大電路的特點(diǎn)1. 輸出功率要大；輸出功率要大；2. 效率要高；效率要高；VOPP 輸出功率電源提供的功率越大，效率越高越大，效率越高3. 非線性失真要?。环蔷€性失真要??；4. 管耗較大，要考慮散熱問(wèn)題；管耗較大，要考慮散熱問(wèn)題；5. 功放管的保護(hù)問(wèn)題功放管的保護(hù)問(wèn)題第6章

4、直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器5.1.2 功率放大電路分類 根據(jù)正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分根據(jù)正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分甲類甲類：晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)乙類：乙類：晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)甲乙類：甲乙類：晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器QICQ 甲類放大電路的特點(diǎn)：稱為甲類放大電路在整個(gè)周期內(nèi)都有電流流過(guò)放大器件，即在整個(gè)周期內(nèi)都有電流流過(guò)放大器件，即在一在一周期內(nèi)周期內(nèi)iC0。 甲類

5、放大電路的缺點(diǎn)：管耗大管耗大故電壓放大電路不適宜作為功率放大電路！效率低效率低max=50%第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器Q稱為乙類放大電路乙類放大電路的特點(diǎn)： 在一個(gè)周期內(nèi)在一個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)只有半個(gè)周期周期iC0。 max=78.5%缺點(diǎn)：波形失波形失真嚴(yán)重真嚴(yán)重第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器Q甲乙類放大電路的特點(diǎn)：稱為甲乙類放大電路在一個(gè)周期內(nèi)有在一個(gè)周期內(nèi)有半個(gè)周期以上半個(gè)周期以上iC0。甲乙類放大電路的缺點(diǎn)：iC波形會(huì)產(chǎn)生失真波形會(huì)產(chǎn)生失真第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器唯一的辦法就是在電路結(jié)構(gòu)上做文章，于是唯一的辦法就是在電路結(jié)構(gòu)上做文章，于是引出

6、：引出：如何解決提高了效率卻使電路波形產(chǎn)生嚴(yán)重失真的矛盾呢？5.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器5.2.1 OCL互補(bǔ)對(duì)稱功放 組成和原理 互補(bǔ)對(duì)稱：互補(bǔ)對(duì)稱： 電路中采用兩個(gè)雙極性電路中采用兩個(gè)雙極性三極管：三極管：NPN、PNP各一各一支；支； 兩管特性一致。組成互兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器。補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器。5.2 5.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 uuVCCVCCoiLROCL:Output Capacitorless【無(wú)輸出電容器】第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器uuVCCVCCoiLRRLui-V

7、CCT2先單獨(dú)分析一下先單獨(dú)分析一下T1和和T2：uuVCCVCCoiLRRLui+-VBE前提：忽略前提：忽略b、e間壓降，即：視間壓降，即：視VBE=0。是射極輸出是射極輸出 為電壓跟隨器為電壓跟隨器T1T2ui0時(shí)，時(shí)，T1導(dǎo)通；導(dǎo)通；ui0時(shí)，時(shí)，T1不不導(dǎo)通導(dǎo)通ui0時(shí)，時(shí)，T2導(dǎo)通；導(dǎo)通；ui0時(shí)，時(shí)，T2不不導(dǎo)通導(dǎo)通二者可以二者可以互補(bǔ)互補(bǔ)輸出輸出第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器1. 靜態(tài)時(shí)：ui = 0V分析電路分析電路uuVCCVCCoiLRiC2iC1 ic1、ic2均均=0 uo = 0V沒(méi)有電流，故沒(méi)有消耗，從而解決了靜態(tài)功耗的問(wèn)題第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章

8、低頻功率放大器uuVCCVCCoiLR2. 動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;iC1第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器uuVCCVCCoiLR 2. 動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2兩個(gè)管子交替承擔(dān)放大任務(wù)，在負(fù)載上兩個(gè)管子交替承擔(dān)放大任務(wù)，在負(fù)載上得到完整的正弦波。得到完整的正弦波。iC2組成“推挽式電路”第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器最大不失真輸出功率Pom1.輸出功率Poooo=IVP設(shè)設(shè)Vom為輸出電壓的最大值，即幅值，則為輸出電壓的最大值，即幅

9、值，則有效值有效值Vo為：為：2omoVV CESCComUVV，若忽略，若忽略UCESL2CCL2CESCComRVRUVP212)(則則 需熟記需熟記L2omo=RVP2L2CComRVP21L2omLomomRVRVV2225.2.2 OCL互補(bǔ)對(duì)稱功放分析 第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器2.2.效率效率 Vo=PP時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng) CComVV% 78.54max 最高效率最高效率 maxmaxCComVV4=可見(jiàn)效率與負(fù)載RL無(wú)關(guān)電源提供的直流總功率電源提供的直流總功率第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器3.3.選功率選功率BJTBJT管的原則管的原則1. 最大允許管耗

10、最大允許管耗PCM必須大于必須大于0.2Pom；2. 擊穿電壓擊穿電壓V(BR)CEO2VCC；3. 通過(guò)通過(guò)BJT的最大集電極電流為的最大集電極電流為VCC/RL，所選，所選BJT的的ICM一般不宜低于此值。一般不宜低于此值。第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器例：功放電路如圖所示，設(shè)已知例：功放電路如圖所示，設(shè)已知VCC=12V，RL=8 ，三極管，三極管的極限參數(shù)的極限參數(shù)ICM=2A, U(BR)CEO =30V， PCM=5W. 求求負(fù)載上可能負(fù)載上可能得到的最大輸出功率得到的最大輸出功率Pom，并檢驗(yàn)三極管能否安全工作？并檢驗(yàn)三極管能否安全工作？wRVP98*212212L2

11、CCoARVILCCCM5 . 1812V24V2UCCCEm=W8 . 1W92 . 02 . 0omVT1mPP第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器乙類互補(bǔ)對(duì)稱放大電路的輸入輸出波形圖uiuououo 交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓uuVCCVCCoiLR考慮實(shí)際電路中考慮實(shí)際電路中VBE0Si:約約0.6VGe:約約0.2V第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器可見(jiàn)，利用乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路在一定程度上解決了效率和電路波形產(chǎn)生嚴(yán)重失真的矛盾，但是這類電路還存在著一個(gè)不可克服的缺點(diǎn)：交越失真！如何解決交越失真的問(wèn)題呢？5.2.5 消除交越失真互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路措施：措施：修

12、改電路修改電路，想辦法解決交越失真的問(wèn)題。，想辦法解決交越失真的問(wèn)題。第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器一.甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路解決方法：解決方法：設(shè)法設(shè)法建立合適的建立合適的Q點(diǎn)點(diǎn)，使兩只三極管，使兩只三極管T1和和T2均工作在均工作在臨界導(dǎo)通臨界導(dǎo)通或稱或稱微導(dǎo)通狀態(tài)微導(dǎo)通狀態(tài)。因此想到利用二極管進(jìn)行偏置，從而可因此想到利用二極管進(jìn)行偏置，從而可以克服交越失真。以克服交越失真。5.2.5 消除交越失真互補(bǔ)對(duì)稱功放電路第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器前面講的這個(gè)電路解決了乙類放大電路的交越失真問(wèn)題，但它也存在一個(gè)缺點(diǎn)：由于D1、

13、D2的導(dǎo)通壓降是固定的，故電路的偏置電壓不可調(diào)。如何解決這個(gè)問(wèn)題？引出了前面電路的改進(jìn)電路，如下：第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器改進(jìn)電路：uuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuuRoLi2R1DD2VCC1RVCCvouuRoLi2R1DD2VCC1RVCCviT3Re3Rc3iC1iC2iLiB1iB2B2uuRoLi2R1DD2VCC1RVCCB1R1*R2T421BBV-+VCE4VBE4+-將將D1、D2的位置換

14、成一個(gè)三極管的位置換成一個(gè)三極管T4。只考慮改進(jìn)部分：只考慮改進(jìn)部分：214BBCEVV24RBEVV且且42124CEBEVRRRV42214BECEVRRRV4211BEVRR而而VBE4固定固定(Si:0.60.7V)，故調(diào)整故調(diào)整R1與與R2的比值就可的比值就可改變改變T1與與T2間偏置電壓。間偏置電壓。電路缺點(diǎn)：雙電源！第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器1W的小功率放大器的小功率放大器 10W以上的中功率放大器以上的中功率放大器 25W的厚膜集成功率放大器的厚膜集成功率放大器 輸出功率發(fā)展變革輸出功率發(fā)展變革5.3 5.3 集成功率放大器集成功率放大器第6章 直流穩(wěn)壓電源第5

15、章 低頻功率放大器單聲道的單路輸出集成功率放大器單聲道的單路輸出集成功率放大器 雙聲道立體聲的二重雙路輸出集成功率放大器雙聲道立體聲的二重雙路輸出集成功率放大器 電路結(jié)構(gòu)發(fā)展變革電路結(jié)構(gòu)發(fā)展變革第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器一般的一般的OTL功率放大器集成電路功率放大器集成電路 具有過(guò)壓保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路、負(fù)載短路保護(hù)具有過(guò)壓保護(hù)電路、過(guò)熱保護(hù)電路、負(fù)載短路保護(hù)電路、電源浪涌過(guò)沖電壓保護(hù)電路、靜噪聲抑制電電路、電源浪涌過(guò)沖電壓保護(hù)電路、靜噪聲抑制電路、電子濾波電路等功能更強(qiáng)的集成功率放大器路、電子濾波電路等功能更強(qiáng)的集成功率放大器 電路功能發(fā)展變革電路功能發(fā)展變革第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率放大器本章小結(jié)歸納一下本章的線索：電壓放大電路(甲類放大電路)為了提高為了提高轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率引出了乙類、甲乙類放大電路乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路為解決波形失真問(wèn)題為解決波形失真問(wèn)題為了解決交為了解決交越失真問(wèn)題越失真問(wèn)題甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路(可利用二極管或vBE擴(kuò)大電路進(jìn)行偏置)甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路為解決電路工作點(diǎn)偏置和穩(wěn)為解決電路工作點(diǎn)偏置和穩(wěn)定問(wèn)題，及雙電源的缺點(diǎn)定問(wèn)題，及雙電源的缺點(diǎn)為解決輸出電壓為解決輸出電壓VomVCC/2的矛盾的矛盾自舉電路必須要掌握，會(huì)求各參數(shù)求各參數(shù)時(shí)用VCC/2代替VCC第6章 直流穩(wěn)壓電源第5章 低頻功率