第九章功率放大電路111

1、主講：物理與電子工程學(xué)院周 功 明(8-2)(1-2)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage第九章第九章 功率放大電路功率放大電路9.1 功率放大電路概述功率放大電路概述 9.2 互補(bǔ)功率放大電路互補(bǔ)功率放大電路 9.3 功率放大電路的安全運(yùn)行功率放大電路的安全運(yùn)行 9.4 集成功率放大器集成功率放大器 教學(xué)要求教學(xué)要求 重點(diǎn)：重點(diǎn)：功率放大電路的組成原則功率放大電路的組成原則,各種功放各種功放的電路特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)的電路特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn),OCL電路的組成、工作電路的組成、工作原理、輸出功率和效率的估算及晶體管的選原理、輸出功率和效率的估算及晶

2、體管的選擇。擇。 難點(diǎn)：難點(diǎn)：因因“大信號(hào)、大功率大信號(hào)、大功率”,使得功率放使得功率放大電路在電路的組成原則、分析方法、主要大電路在電路的組成原則、分析方法、主要參數(shù)等方面和小信號(hào)放大電路的不同參數(shù)等方面和小信號(hào)放大電路的不同,成為初成為初學(xué)者學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。所以學(xué)者學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。所以,在本章開始就要引導(dǎo)在本章開始就要引導(dǎo)學(xué)生深入了解對(duì)功率放大電路的基本要求學(xué)生深入了解對(duì)功率放大電路的基本要求,從從這些基本要求出發(fā)來闡明本章的重點(diǎn)內(nèi)容。這些基本要求出發(fā)來闡明本章的重點(diǎn)內(nèi)容。 (8-4)(1-4)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage例例1：

3、 擴(kuò)音系統(tǒng)擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大電路的用作放大電路的輸出級(jí)輸出級(jí)，以驅(qū)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、 儀表儀表指針偏轉(zhuǎn)等。指針偏轉(zhuǎn)等。 9.1 功率放大電路概述功率放大電路概述功功率率放放大大 電電壓壓放放大大 信信號(hào)號(hào)提提取取 (8-5)(1-5)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage例例2：溫度控制溫度控制R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻 Ua : 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓Rt :熱敏電阻熱敏電阻A：電壓放大器：電壓放大器Rt TUO T 溫

4、度調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié) 過程過程Ub UO1 R1 a R2 uo Usc +R3 Rt 功功 放放 b 溫控室溫控室A+-uo1 加熱元件加熱元件 (8-6)(1-6)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage9.1.1 功率放大電路的特點(diǎn)功率放大電路的特點(diǎn)一、主要技術(shù)指標(biāo)一、主要技術(shù)指標(biāo)1.最大輸出功率最大輸出功率Pom 最大輸出功率最大輸出功率Pom是在電路參數(shù)確定的情況下是在電路參數(shù)確定的情況下負(fù)載上可能獲得的最大交流功率。負(fù)載上可能獲得的最大交流功率。 2.轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換效率 功率放大電路的最大輸出功率功率放大電路的最大輸出功率Pom與電源

5、所提與電源所提供的直流功率供的直流功率PV之比稱為轉(zhuǎn)換效率之比稱為轉(zhuǎn)換效率 。%100 VomPP (8-7)(1-7)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage三、功率放大電路的分析方法三、功率放大電路的分析方法圖解法圖解法二、功率放大電路中的晶體管二、功率放大電路中的晶體管功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值數(shù)不能超過晶體管的極限值: ICM 、U(BR)CEO 、PCM 。 四、與電壓放大電路的比較：四、與電壓放大電路的比較：1.電壓放大電路：電壓放大

6、電路： 任務(wù)：任務(wù)：使負(fù)載上獲得盡可能大的不失真的電壓信號(hào)。使負(fù)載上獲得盡可能大的不失真的電壓信號(hào)。 三極管工作狀態(tài)三極管工作狀態(tài)：小信號(hào)小信號(hào) 分析方法：分析方法： 微變等效電路微變等效電路 2.功率放大電路：功率放大電路： 任務(wù)：任務(wù)：在允許的失真限度內(nèi)盡可能地向負(fù)載提供足夠在允許的失真限度內(nèi)盡可能地向負(fù)載提供足夠大的功率。大的功率。 三極管工作狀態(tài)三極管工作狀態(tài)：大信號(hào)大信號(hào) 分析方法：分析方法： 圖解法圖解法2.按耦合方式不同分按耦合方式不同分變壓器耦合功率放大電路變壓器耦合功率放大電路 阻容耦合功率放大電路阻容耦合功率放大電路 直接耦合功率放大電路直接耦合功率放大電路 乙類和甲乙類都

7、減小了靜態(tài)功耗，提高了效乙類和甲乙類都減小了靜態(tài)功耗，提高了效 率，但都出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真，因此采用互補(bǔ)率，但都出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真，因此采用互補(bǔ) 對(duì)稱功率放大電路。對(duì)稱功率放大電路。(8-10)(1-10)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage9.1.2 功率放大電路的組成功率放大電路的組成一、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路一、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路圖圖9.1.1 小功率共射放大電路的小功率共射放大電路的 輸出功率和效率的分析輸出功率和效率的分析 (8-11)(1-11)NoImageNoImage第第9 9

8、章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImageCCCQVI靜態(tài)時(shí)，直流電源提供的功率為靜態(tài)時(shí)，直流電源提供的功率為 ABCO的面積的面積 集電極集電極Rc上的功率為上的功率為 )(2CEQCCCQcCQUVIRI QBCD的面積的面積 晶體管集電極的耗散功率為晶體管集電極的耗散功率為 CEQCQUIAQDO的面積的面積 在有信號(hào)輸入時(shí)，直流電源提供的功率為在有信號(hào)輸入時(shí)，直流電源提供的功率為CCCQVIABCO的面積的面積 負(fù)載上可能獲得的最大交流功率為負(fù)載上可能獲得的最大交流功率為 (8-12)(1-12)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoI

9、mageNoImage)(21)2(2LCQCQLCQomRIIRIP 為為QDE的面積的面積 RL越小，交流負(fù)載線效率越陡，輸出功率越小，越小，交流負(fù)載線效率越陡，輸出功率越小，效率越低。效率越低。 如何解決效率低的問題？如何解決效率低的問題？辦法：辦法：降低降低Q點(diǎn)。點(diǎn)。既降低既降低Q點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的辦法：點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的辦法：采用采用推挽輸出電路，推挽輸出電路，或或互補(bǔ)對(duì)稱射極輸互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出器。出器。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：但又會(huì)引起截止失真。但又會(huì)引起截止失真。(8-14)(1-14)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage

10、圖圖9.1.2 單管變壓器耦合功率放大電路單管變壓器耦合功率放大電路 二、變壓器耦合功率放大電路二、變壓器耦合功率放大電路1.甲類功率放大電路甲類功率放大電路 (8-15)(1-15)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImageCCCQVVIP 靜態(tài)時(shí)，直流電源提供的功率為靜態(tài)時(shí)，直流電源提供的功率為 全部為晶體管集電極的耗散功率。全部為晶體管集電極的耗散功率。 LLRNNR221)( CCCQCCCQomVIVIP2122 %50%100 VomPP (8-16)(1-16)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電

11、路NoImageNoImage2.乙類推挽功率放大電路乙類推挽功率放大電路 圖圖9.1.3 變壓器耦合乙類推挽功率放大電路變壓器耦合乙類推挽功率放大電路 乙類推挽電路乙類推挽電路 信號(hào)的正半周信號(hào)的正半周T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止；負(fù)半周截止；負(fù)半周T2導(dǎo)通、導(dǎo)通、T1截止。截止。 兩只管子交替工作，稱為兩只管子交替工作，稱為“ 推挽推挽 ”。設(shè)。設(shè) 為常量，則負(fù)載為常量，則負(fù)載上可獲得正弦波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。上可獲得正弦波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0(8-18)(1-18)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功

12、率放大電路NoImageNoImage圖圖9.1.3 變壓器耦合乙類推挽功率放大電路變壓器耦合乙類推挽功率放大電路 3、功率放大電路的分類：、功率放大電路的分類：按功放管工作狀態(tài)不同按功放管工作狀態(tài)不同分為：分為：甲類、乙類、甲甲類、乙類、甲乙類、丙類。乙類、丙類。 甲類：甲類：導(dǎo)通角導(dǎo)通角 ;在在正弦交流信號(hào)的一個(gè)周期正弦交流信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，三極管均導(dǎo)通，效率內(nèi)，三極管均導(dǎo)通，效率低，僅為低，僅為25。 乙類：乙類：導(dǎo)通角導(dǎo)通角 ；三；三極管在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。極管在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。 甲乙類：甲乙類：導(dǎo)通角導(dǎo)通角 22(8-20)(1-20)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放

13、大電路功率放大電路NoImageNoImage三、無輸出變壓器的功率放大電路三、無輸出變壓器的功率放大電路圖圖9.1.4 OTL電路電路 （2）OTL電路電路 2CCEBIVUUu靜態(tài)時(shí)，輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： VCCT1CRL地地 C 充電。充電。輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周： C 的的 “”T2地地RL C “ ” C 放電。放電。C 足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。電路低頻特性差。2)2(CESCComUVU因變壓器耦合功放笨重、自身損耗大，故選用因變壓器耦合功放笨重、自身損耗大，故選用OTL電路電

14、路。(8-22)(1-22)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage1.特點(diǎn)特點(diǎn)1. 單電源供電；單電源供電； 2. 輸出加有大電容。輸出加有大電容。 2.靜態(tài)分析靜態(tài)分析則則 T1、T2 特性對(duì)稱，特性對(duì)稱， 2CCAVU 2CCCVU 2CCiVu 令：令：0.5VCC RL ui T1 T2 +VCC C A UL + - UC (8-23)(1-23)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage3.動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析設(shè)輸入端在設(shè)輸入端在 0.5VCC 直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。直

15、流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。 若輸出電容足夠大，若輸出電容足夠大， UC基本基本保持在保持在0.5USC ，負(fù)載上得到的，負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。在交越失真。ic1 ic2 交越失真交越失真RL ui T1 T2 +USC C AUL +-時(shí)，時(shí)，T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止；截止；2CCiVu 時(shí)，時(shí)，2CCiVu T1截止、截止、 T2導(dǎo)通。導(dǎo)通。0.5USCuit (8-24)(1-24)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage四、無輸出電容的功率放大電路四、無輸出電容的功率放大電路ui

16、 -VCC T1 T2 uo +VCC RL iL 圖9.1.5 OCL電路電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 由由NPN型、型、PNP型三極型三極管構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的射極管構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的射極輸出器對(duì)接而成。輸出器對(duì)接而成。2. 雙電源供電。雙電源供電。3. 輸入輸出端不加隔直電輸入輸出端不加隔直電容。容。(8-25)(1-25)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage五、橋式推挽功率放大電路五、橋式推挽功率放大電路圖圖9.1.6 BTL電路電路 BTL電路電路 輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周：VCC T1 RL T4地地輸入電壓的負(fù)半

17、周：輸入電壓的負(fù)半周：VCC T2 RL T3地地22CESCComUVU是雙端輸入、雙端輸是雙端輸入、雙端輸出形式，輸入信號(hào)、負(fù)出形式，輸入信號(hào)、負(fù)載電阻均無接地點(diǎn)。載電阻均無接地點(diǎn)。管子多，損耗大，使管子多，損耗大，使效率低。效率低。幾種電路的比較幾種電路的比較 單電源供電，笨重，效率單電源供電，笨重，效率低，低頻特性差。低，低頻特性差。單電源供電，低頻特性差。單電源供電，低頻特性差。雙電源供電，效率高，低頻特性好。雙電源供電，效率高，低頻特性好。單電源供電，低頻特性好；雙端輸入單電源供電，低頻特性好；雙端輸入雙端輸出。雙端輸出。 The end！(8-29)(1-29)NoImageNo

18、Image第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage9.2 互補(bǔ)功率放大電路互補(bǔ)功率放大電路 互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型 無輸出變壓器形式無輸出變壓器形式 （ OTL電路）電路）無輸出電容形式無輸出電容形式 （ OCL電路）電路）OTL: Output TransformerLessOCL: Output CapacitorLess互補(bǔ)對(duì)稱：互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩支晶體管，電路中采用兩支晶體管，NPN、 PNP各一支；兩管特性一致。各一支；兩管特性一致。類型：類型： (8-30)(1-30)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路

19、NoImageNoImage9.2.1 OCL電路的組成及工作原理電路的組成及工作原理一、電路組成一、電路組成ui -VCC T1 T2 uo +VCC RL iL 設(shè)設(shè)ui為正弦波為正弦波(8-31)(1-31)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImageic1 ic2 動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：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 ; ui -VCC T1 T2 uo +VCC RL iL iL=ic2 T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，稱為作的方式

20、，稱為乙類放大乙類放大。因此，不需要隔直電容。因此，不需要隔直電容。靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：ui = 0V T1、T2均不均不 導(dǎo)通導(dǎo)通 uo=0V(8-32)(1-32)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:ui -VCC T1 T2 uo +VCC RL iL 交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓ui uo uo u o tttt交越失真：交越失真：輸入信號(hào)輸入信號(hào) ui在過零在過零前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。(8-33)(1-33)NoI

21、mageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage(1) 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；等于零；乙類放大的特點(diǎn)：乙類放大的特點(diǎn)：(2) 每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期 ；(3) 存在交越失真。存在交越失真。(8-34)(1-34)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage二、電路的改進(jìn)二、電路的改進(jìn)1. 用二極管克服交越失真用二極管克服交越失真交越失真產(chǎn)生的原因：交越失真產(chǎn)生的原因： 在于晶體管特性存在非在于晶體管特性存在非線性，線性，ui IB，則，則221RRRUUBE

22、(8-38)(1-38)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage3. 電路中增加復(fù)合管電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的是：增加復(fù)合管的目的是：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。復(fù)合管的構(gòu)成方式：復(fù)合管的構(gòu)成方式：cbeT1 T2 ib ic becib ic 方式一：方式一：bcccbcbebbciiiiiiiiiii)1 (,)1 (,1212122211211(8-39)(1-39)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImagebecib ic 1 2 晶體管的類型由復(fù)合管晶體管

23、的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。中的第一支管子決定。 方式二：方式二：cbeT1 T2 ib ic 復(fù)合管構(gòu)成方式很多。不論哪種等效方式，等效復(fù)合管構(gòu)成方式很多。不論哪種等效方式，等效 后晶體管的性能確定均如下：后晶體管的性能確定均如下：(8-40)(1-40)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage改進(jìn)后的改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路： T5、R3、R4： UBE倍增電路倍增電路 T1、T2、T3、T4： 復(fù)合管構(gòu)成的輸出級(jí)復(fù)合管構(gòu)成的輸出級(jí)準(zhǔn)互補(bǔ)準(zhǔn)互補(bǔ) 輸出級(jí)中的輸出級(jí)中的T2、T4均為均為NPN型晶體管，兩

24、者特性容易對(duì)稱。型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。圖圖3.3.18 采用復(fù)合采用復(fù)合管的準(zhǔn)互補(bǔ)級(jí)輸出管的準(zhǔn)互補(bǔ)級(jí)輸出(8-41)(1-41)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage假設(shè)假設(shè) ui 為正弦波且幅度足夠大，為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)輸出導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)輸出達(dá)到最大值。達(dá)到最大值。ULmax iL -VCC RL ui T1 T2 UL +VCC 則負(fù)載（則負(fù)載（RL)上的電壓上的電壓和電流的最大幅值分別為：和電流的最大幅值分別為：LCESCCLCESCCLRUVIUVU maxmax9.2.2 OCL電

25、路的輸出功率及效率電路的輸出功率及效率(8-42)(1-42)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage2CESCComUVU 負(fù)載上得到的最大不失真輸出電壓、電流有效負(fù)載上得到的最大不失真輸出電壓、電流有效值及最大輸出功率分別為：值及最大輸出功率分別為：LCESCComRUVI2 LCESCCLomomRUVRUP2)(22 2. OCL電路的輸出功率和效率電路的輸出功率和效率 uo iC2max iC1max O t -uCE2 Q VCC-UCES1 uCE1 iC1 iL iC2 t VCC-UCES2 2BackNextHomeC

26、ESccomUVU(max)2(max)CESccoUVU(8-44)(1-44)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage電源提供的直流平均功率計(jì)算：電源提供的直流平均功率計(jì)算： 每個(gè)電源中的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為每個(gè)電源中的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為:兩個(gè)電源提供的總功率為：兩個(gè)電源提供的總功率為：VCC1 =VCC2 =VCC 01)(sin21LCESCCLCESCCavRUVttdRUVILCESCCavavRUVII 12LCESCCCCVVVRUVVPPP 221(8-45)(1-45)NoImageNoImage第第

27、9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImageCCCESCCVomVUVPP 4 效率為：效率為：在理想情況下，若忽略晶體管的飽和壓降在理想情況下，若忽略晶體管的飽和壓降UCES LCCVRVP 22 LCComRVP22 %5 .7842222 LCCLCCVomRVRVPP效率為：效率為：(8-46)(1-46)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage9.2.3 OCL電路中晶體管的選擇電路中晶體管的選擇在功率放大器中，應(yīng)根據(jù)晶體管所承受的最大管壓在功率放大器中，應(yīng)根據(jù)晶體管所承受的最大管壓降、集電極最大電流和最大功

28、耗來選擇晶體管。降、集電極最大電流和最大功耗來選擇晶體管。一、最大管壓降一、最大管壓降在輸入信號(hào)的正半周，當(dāng)在輸入信號(hào)的正半周，當(dāng)ui從從0逐漸增大時(shí)，逐漸增大時(shí)， T1 和和T2 的發(fā)射結(jié)電位的發(fā)射結(jié)電位uE從從0逐漸增大到逐漸增大到VCC-UCES1,T2管壓管壓降為降為CCECCEECVuVuu )(2CCECVu 2122CESCCECUVu (8-47)(1-47)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage212CESCCCEUVu 同理，在輸入信號(hào)的負(fù)半周，同理，在輸入信號(hào)的負(fù)半周，T1管壓降為管壓降為CCCEVu2max 在功

29、率放大器中，根據(jù)晶體管所承受的最大管壓降在功率放大器中，根據(jù)晶體管所承受的最大管壓降選擇晶體管時(shí)，應(yīng)考慮留有一定的余量。選擇晶體管時(shí)，應(yīng)考慮留有一定的余量。二、集電極最大電流二、集電極最大電流LCESCCECRUVII maxmax在功率放大器中，根據(jù)晶體管的在功率放大器中，根據(jù)晶體管的集電極最大電流集電極最大電流選擇晶體管時(shí)，同樣應(yīng)考慮留有一定的余量。選擇晶體管時(shí)，同樣應(yīng)考慮留有一定的余量。LCCCRVI max(8-48)(1-48)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage三、集電極最大功耗三、集電極最大功耗管壓降和集電極電流瞬時(shí)值的

30、表達(dá)式分別為管壓降和集電極電流瞬時(shí)值的表達(dá)式分別為tUVuOMCCCE sin tRUiLOMC sin 每只晶體管集電極功耗的表達(dá)式為每只晶體管集電極功耗的表達(dá)式為)4(1sin)sin(2120OMOMCCLLOMOMCCTUUVRttdRUtUVP (8-49)(1-49)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage令令0 OMTdUdPCCCCOMVVU6 . 02 LCCTRVP22max 當(dāng)忽略晶體管的飽和壓降當(dāng)忽略晶體管的飽和壓降UCES時(shí)時(shí)omomTPPP2 . 022max 在功率放大器中，根據(jù)晶體管的在功率放大器中，根據(jù)晶

31、體管的集電極最大功耗集電極最大功耗選擇晶體管時(shí)選擇晶體管時(shí)omCMPP2 . 0 (8-50)(1-50)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage令令0 OMTdUdPCCCCOMVVU6 . 02 LCCTRVP22max 當(dāng)忽略晶體管的飽和壓降當(dāng)忽略晶體管的飽和壓降UCES時(shí)時(shí)omomTPPP2 . 022max 在功率放大器中，根據(jù)晶體管的在功率放大器中，根據(jù)晶體管的集電極最大功耗集電極最大功耗選擇晶體管時(shí)選擇晶體管時(shí)omCMPP2 . 0 L22CCTmax RVPomom2TmaxL2CComCES2 . 0220PPPRVPU

32、，則若因此，選擇晶體管時(shí)，其極限參數(shù)因此，選擇晶體管時(shí)，其極限參數(shù)L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22 . 02RVPPVuURViI將將UOM代入代入PT的表達(dá)式，可得的表達(dá)式，可得優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電路省掉大電容，改善了低頻響應(yīng)，又有電路省掉大電容，改善了低頻響應(yīng)，又有利于實(shí)現(xiàn)集成化。利于實(shí)現(xiàn)集成化。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：三極管發(fā)射極直接連到負(fù)載電阻上，若靜三極管發(fā)射極直接連到負(fù)載電阻上，若靜態(tài)工作點(diǎn)失調(diào)或電路內(nèi)元器件損壞，將造成一個(gè)態(tài)工作點(diǎn)失調(diào)或電路內(nèi)元器件損壞，將造成一個(gè)較大的電流較大的電流長(zhǎng)時(shí)間流過負(fù)載，造成電路損壞。實(shí)長(zhǎng)時(shí)間流過負(fù)載，造成電路損壞。實(shí)際使用的電路

33、中常常在負(fù)載回路接入際使用的電路中常常在負(fù)載回路接入熔斷絲熔斷絲作為作為保護(hù)措施。保護(hù)措施。OCL電路的優(yōu)缺點(diǎn)：電路的優(yōu)缺點(diǎn)：例例9.2.1C1 C2 RL Ui Uo +VCC Rb +-Re -解：解：甲類功率放大電甲類功率放大電路可由最簡(jiǎn)單的單電路可由最簡(jiǎn)單的單電源射極輸出器組成，源射極輸出器組成，要得到最大輸出功率要得到最大輸出功率應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在負(fù)載線的中點(diǎn)。在負(fù)載線的中點(diǎn)。 LCEScccmcemcmcemomRUVIUIUP2)2/(212122甲類電路的靜態(tài)電流較大，效率較低。甲類電路的靜態(tài)電流較大，效率較低。 OTL乙類功放乙類功放 OCL乙類功放乙類功

34、放LCESccomRUVP2)(21LCESccomRUVP2)2/(21乙類功放靜態(tài)功耗等于零，效率較高。乙類功放靜態(tài)功耗等于零，效率較高。例例9.2.2 解：解：WRUVPLCESccom2162)22/20()2/(2122OTL電路電路OCL電路電路WRUVPLCESccom1 .10162)220()(2122 在相同的在相同的Vcc和和RL下，下，OCL電路比電路比OTL電路電路的最大輸出功率大許多。的最大輸出功率大許多。差動(dòng)放大級(jí)差動(dòng)放大級(jí) 反饋級(jí)反饋級(jí)偏置電路偏置電路 共射放大級(jí)共射放大級(jí)UBE 倍增倍增 電路電路 恒流源恒流源 負(fù)載負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí)準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí)保險(xiǎn)管保險(xiǎn)管負(fù)載

35、負(fù)載+24Vui RL T7 T8 RC8 -24VR2 R3 T6 Rc1 T1 T2 Rb1 Rb2 C1 Rf R1 D1 D2 T3 Re3 T4 Re4 C2 T5 Re5 C3 C4T9 T10 Re10 Re7 Re9 C5 R4 BX使互補(bǔ)對(duì)稱電路工使互補(bǔ)對(duì)稱電路工作在甲乙類狀態(tài)，作在甲乙類狀態(tài)，減小交越失真減小交越失真引入電壓串聯(lián)負(fù)引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋反饋C5、R4為補(bǔ)償元為補(bǔ)償元件，使負(fù)載接近件，使負(fù)載接近純電阻。純電阻。C2、C3、C4防防 止自激振蕩止自激振蕩9.2.4 實(shí)際的功率放大電路（實(shí)際的功率放大電路（OCL) The end！(8-59)(1-59)NoImag

36、eNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage9.3.1 功放管的散熱問題功放管的散熱問題一、熱阻的概念一、熱阻的概念TCaiRPTTT 比例系數(shù)稱為熱阻比例系數(shù)稱為熱阻 TCMajMRPTTT TajMCMRTTP (8-60)(1-60)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage圖圖9.3.2 晶體管的散熱晶體管的散熱 二、熱阻的估算二、熱阻的估算cajcTRRR sacsjcTRRRR (8-61)(1-61)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoI

37、mage圖圖9.3.2 晶體管的散熱晶體管的散熱 二、熱阻的估算二、熱阻的估算cajcTRRR sacsjcTRRRR (8-62)(1-62)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage圖圖9.3.2 晶體管的散熱晶體管的散熱 二、熱阻的估算二、熱阻的估算cajcTRRR sacsjcTRRRR (8-63)(1-63)NoImageNoImage第第9 9章章 功率放大電路功率放大電路NoImageNoImage圖圖9.3.2 晶體管的散熱晶體管的散熱 二、熱阻的估算二、熱阻的估算cajcTRRR sacsjcTRRRR 9.3.2OTL

38、 互補(bǔ)對(duì)稱電路互補(bǔ)對(duì)稱電路一、一、OTL 乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路2CCV在輸入信號(hào)的正半在輸入信號(hào)的正半周，周，VT1 導(dǎo)通，導(dǎo)通，iC1 流過流過負(fù)載；負(fù)載；負(fù)半周，負(fù)半周，VT2導(dǎo)通，導(dǎo)通，iC2 流過負(fù)載。流過負(fù)載。在信號(hào)的整個(gè)周期在信號(hào)的整個(gè)周期都有電流流過負(fù)載，負(fù)都有電流流過負(fù)載，負(fù)載上載上 iL 和和 uO 基本上是正基本上是正弦波。弦波。存在的問題：存在的問題：交越失真交越失真交越交越失真失真圖圖 9.2.1OTL 乙類互補(bǔ)電路圖解分析乙類互補(bǔ)電路圖解分析Icm1 = Icm1 Icm，Ucem1 = Ucem2 = Ucem，CESCCcem2UVU L2cmCC0c

39、mCCV2)(dsin12CCRVIVttIVP %5 .78Vom PP 圖圖 9.2.3LCCLCESCCLcemcmcemomRVRUVRUIUP 281)2(212121222二、二、OTL 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路圖圖 9.2.4OTL 互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)R、VD1、VD2 為兩管提為兩管提供一小的靜態(tài)偏置電壓，使供一小的靜態(tài)偏置電壓，使得在輸入信號(hào)等于零時(shí)，管得在輸入信號(hào)等于零時(shí)，管子微導(dǎo)通，以克服交越失真。子微導(dǎo)通，以克服交越失真。圖圖 9.2.5OTL 互補(bǔ)電路波形圖互補(bǔ)電路波形圖tuIOtiC1OtiC2OtuOO9.3.2OCL 互補(bǔ)對(duì)稱電路互補(bǔ)對(duì)稱電

40、路圖圖 9.2.6OCL 互補(bǔ)對(duì)稱電路互補(bǔ)對(duì)稱電路Ucem = VCC - - UCESL2CCL2CESCCLcem2om22)(21RVRUVRUP L2cmCC0cmCCVCC22)(dsin1RVIVttIVP %5 .784Vom PP 圖圖 9.3.19.3.4實(shí)際的功率放大電路實(shí)際的功率放大電路9.3.4OTL 音頻功率放大電路音頻功率放大電路中中間間級(jí)級(jí)前前置置放放大大級(jí)級(jí)功功率率放放大大級(jí)級(jí)1. 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)1011 . 01 . 01014144iof RRRFUUAu2. 最大輸出功率最大輸出功率Lom2om2RUP V 4.5V)5 . 01212(

41、2R11CESCCom UUVU W63. 0W)165 . 421(22Lom2om所所以以 RUP9.3.5OTL 高保真功率放大電路高保真功率放大電路圖圖 9.3.2高保真高保真 OTL 功率放大電路功率放大電路1. 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)5 .3662. 062. 022b2Fb2iof RRRUUAu2. 最大輸出功率最大輸出功率Lom2om2RUP V7 . 91V)18 . 027 . 0124(Re9BE9BE7Re4EC4CCom UUUUUVU W3 .24W)87 .1921(22Lom2om RUP所所以以9.3.6集成功率放大器集成功率放大器圖圖 9.4.1

42、集成功放集成功放 5G31 的電路原理圖的電路原理圖1. 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)11110110810iof RRRUUAu2. 最大輸出功率最大輸出功率 W1W82)22/12(2)2/(2L2CESCCom RUVP所以所以9.5 集成功率放大器集成功率放大器特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作可靠、使用方便。只需在器件外部適工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。集成功放集成功放LM384：生產(chǎn)廠家：生產(chǎn)廠家：美國半導(dǎo)體器件公司美國半導(dǎo)體器件公司電路形式：電路形式：OTL輸出功率：輸出功率：8 負(fù)載上可得到負(fù)載上可得到5W功率功率 電源電壓：電源電壓：最大為最大為28V 集成功放集成功放 LM384管腳說明管腳說明:14 - 電源端（電源端（ Vcc）3、4、5、7 - 接地端（接地端（ GND） 10、11、12 - 接地端（接地端（GND）2、6 - 輸入端輸入端 （一般（一般2腳接地）腳接地） 8 -