模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)_04功率放大電路.

1、第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-261第第4章章 功率放大電路功率放大電路 第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-262基本要求基本要求 掌握掌握乙類功放的工作原理和功率參數(shù)計算及乙類功放的工作原理和功率參數(shù)計算及存在的問題以及甲乙類功放電路的構(gòu)成；存在的問題以及甲乙類功放電路的構(gòu)成； 了解功率放大電路的特殊問題了解功率放大電路的特殊問題效率和失效率和失真以及解決這類問題的方法；真以及解決這類問題的方法； 了解集成功放及其應(yīng)用。了解集成功放及其應(yīng)用。 第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子

2、技術(shù) 2022-5-263要解決的主要問題 從技術(shù)上從技術(shù)上 為什么需要功率放大為什么需要功率放大 如何設(shè)計低頻功率放大器如何設(shè)計低頻功率放大器 從教學(xué)上從教學(xué)上 功率放大器的技術(shù)特點(diǎn)是什么功率放大器的技術(shù)特點(diǎn)是什么 乙類雙電源互補(bǔ)功率放大電路原理及分析方法乙類雙電源互補(bǔ)功率放大電路原理及分析方法 甲乙類互補(bǔ)功率放大電路原理及分析方法甲乙類互補(bǔ)功率放大電路原理及分析方法 集成功放簡介集成功放簡介第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2644.1 功率放大電路的一般性問題功率放大電路的一般性問題 功率放大電路一般在多級放大電路的功率放大電路一般在多級放大電

3、路的輸出級輸出級，主要作，主要作用是在不失真或輕微失真的前提下，盡可能地提供幅度較用是在不失真或輕微失真的前提下，盡可能地提供幅度較大的電壓與電流，以推動負(fù)載如揚(yáng)聲器發(fā)聲、電機(jī)旋轉(zhuǎn)、大的電壓與電流，以推動負(fù)載如揚(yáng)聲器發(fā)聲、電機(jī)旋轉(zhuǎn)、繼電器動作、指示儀表偏轉(zhuǎn)等。繼電器動作、指示儀表偏轉(zhuǎn)等。用于向負(fù)載提供功率的放用于向負(fù)載提供功率的放大器稱為功率放大電路大器稱為功率放大電路 。4.1.1對功率放大電路的基本要求對功率放大電路的基本要求 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的放大電路。功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的放大電路。為了獲得大的輸出功率，必須使為了獲得大的輸出功率，必須使 輸出信號電

4、壓幅度大；輸出信號電壓幅度大； 輸出信號電流幅度大；輸出信號電流幅度大； 放大電路的放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配輸出電阻與負(fù)載匹配。第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2651.功率放大器與電壓放大器的區(qū)別 電壓放大器要求負(fù)載得到不失真的電壓信號；電壓放大器要求負(fù)載得到不失真的電壓信號； 功率放大器則要求獲得足夠的不失真的輸出功率功率放大器則要求獲得足夠的不失真的輸出功率。 功率放大電路必須考慮效率問題。為了降低靜態(tài)工功率放大電路必須考慮效率問題。為了降低靜態(tài)工作點(diǎn)電流，三極管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類作點(diǎn)電流，三極管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類

5、工作狀態(tài)。此時雖降低了靜態(tài)工作電流，但又產(chǎn)生了工作狀態(tài)。此時雖降低了靜態(tài)工作電流，但又產(chǎn)生了失真問題。如果不能解決乙類狀態(tài)下的失真問題，乙失真問題。如果不能解決乙類狀態(tài)下的失真問題，乙類工作狀態(tài)在功率放大電路中就不能采用。推挽電路類工作狀態(tài)在功率放大電路中就不能采用。推挽電路和互補(bǔ)對稱電路較好地解決了乙類工作狀態(tài)下的失真和互補(bǔ)對稱電路較好地解決了乙類工作狀態(tài)下的失真問題。問題。第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2662 2. . 功率放大器的特殊問題功率放大器的特殊問題 1）要求輸出功率盡可能大：因此放大器件工作在極限運(yùn)）要求輸出功率盡可能大：因此放

6、大器件工作在極限運(yùn)用狀態(tài)。用狀態(tài)。 2）要求效率高：需要考慮減小功耗，提高電源轉(zhuǎn)換效率。）要求效率高：需要考慮減小功耗，提高電源轉(zhuǎn)換效率。 3）非線性失真要小。減小非線性失真與曾大輸出功率是）非線性失真要小。減小非線性失真與曾大輸出功率是功率放大器的一對矛盾。功率放大器的一對矛盾。 4）解決功率放大器件的散熱問題。）解決功率放大器件的散熱問題。 cCEc)(d21tiuP第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2673低頻功率放大器的低頻功率放大器的特點(diǎn)和要求特點(diǎn)和要求 1) 在不失真的前提下盡可能地輸出較大功率在不失真的前提下盡可能地輸出較大功率 ； 2

7、)具有較高的效率；具有較高的效率； 3)存在非線性失真，應(yīng)非線性失真；存在非線性失真，應(yīng)非線性失真； 4) 考慮放大器件的安全，要加裝散熱和保護(hù)裝；考慮放大器件的安全，要加裝散熱和保護(hù)裝； 5) 放大器件在大信號條件下工作，采用圖解法分析。放大器件在大信號條件下工作，采用圖解法分析。 第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2684.1.2 提高功率放大電路效率的主要途徑提高功率放大電路效率的主要途徑 CCUCI 為提高效率、降低損耗，應(yīng)從兩方面考慮：一是增加放大電為提高效率、降低損耗，應(yīng)從兩方面考慮：一是增加放大電路的動態(tài)工作范圍來增加輸出功率；二是減少

8、電源供給的功率，路的動態(tài)工作范圍來增加輸出功率；二是減少電源供給的功率，即在即在 一定時一定時減小減小靜態(tài)電流靜態(tài)電流 ，也就是將靜態(tài)工作點(diǎn)沿交流，也就是將靜態(tài)工作點(diǎn)沿交流負(fù)載線下移。負(fù)載線下移。 可知可知 功率放大器提高輸出功率的途徑：功率放大器提高輸出功率的途徑： 減小放大管的集電極損耗！減小放大管的集電極損耗！cCEc)(d21tiuP由 第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2691工作狀態(tài)分類工作狀態(tài)分類根據(jù)晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)的位置不同可分以下幾類。根據(jù)晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)的位置不同可分以下幾類。(1) 甲類放大電路甲類放大電路特點(diǎn)特點(diǎn)a. 靜態(tài)

9、功耗大靜態(tài)功耗大CQCEQCIUP b. 能量轉(zhuǎn)換效率能量轉(zhuǎn)換效率低低c. 放大管的導(dǎo)通角放大管的導(dǎo)通角c =靜態(tài)工作靜態(tài)工作點(diǎn)位置點(diǎn)位置集電極電集電極電流波形流波形第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2610甲類功率放大器甲類功率放大器mA/Ci00CCUomUV/CEutCQIV/CEuCC2UQcesUA0Bi圖4-2 變壓器耦合甲類功率放大器/L1RAB B(b)r11RCCULRou2ReReC2TTrbC(a)/ouCEQUrBU22c5 . 021CCCQomcmEoQUIUIPP第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子

10、技術(shù) 2022-5-2611(2) 乙類放大電路乙類放大電路特點(diǎn)特點(diǎn)a. 靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗0CQCEQCIUPb. 能量轉(zhuǎn)換效率高能量轉(zhuǎn)換效率高c. 輸出失真大輸出失真大d. 放大管的導(dǎo)通角放大管的導(dǎo)通角2C =靜態(tài)工作靜態(tài)工作點(diǎn)位置點(diǎn)位置集電極電集電極電流波形流波形第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2612(3) 甲乙類放大電路甲乙類放大電路特點(diǎn)特點(diǎn)a. 靜態(tài)功耗較小靜態(tài)功耗較小b. 能量轉(zhuǎn)換效率較高能量轉(zhuǎn)換效率較高c. 輸出失真較大輸出失真較大d. 放大管的導(dǎo)通角放大管的導(dǎo)通角2C 2靜態(tài)工作靜態(tài)工作點(diǎn)位置點(diǎn)位置集電極電集電極電流波形流波形第第4

11、章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2613CiCEu0Ci0QtCEU(a) 甲類CiCEu00QtCEU(b) 甲乙類CiCEu0Ci0QtCCU(c) 乙類甲類：三極管甲類：三極管(2 C= ) 360導(dǎo)電導(dǎo)電甲乙類：三極管甲乙類：三極管(2 C= )180360 導(dǎo)電導(dǎo)電乙類：三極管乙類：三極管(2 C= ) 180導(dǎo)電導(dǎo)電丙類丙類：三極管：三極管(2 C=) 0 時時T1導(dǎo)通導(dǎo)通CCULR1Tiuou1ci0tT2截止截止電流電流io方向方向輸入信號輸入信號uiuouic. ui 0 時時T1截止截止T2導(dǎo)通導(dǎo)通CCULR2Tiuou2ci0t電流

12、電流io方向方向輸入信號輸入信號uiuoui第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26181Ci1CEu0QCCU2CEu0CCU1Cit0ABcmIcm(max)IcemUm(max)ceUCESUt2CiQCCU2Cit20圖4-4 乙類雙電源OCL功放圖解法分析的波形圖輸出幅值為輸出幅值為CESCC(max)cemom(max)UUUU T1通通T2通通Uopp=2(UCC UCES)第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26194.2.2 功率參數(shù)分析功率參數(shù)分析1. 輸出功率輸出功率oPLooIUP 由圖

13、4-3、圖4-4可知， cLIILcceoRIUUL2omL2cemcmcemcmcemo21212122RURUIUIUP（4-2） maxou當(dāng)輸出 且波形不失真時，最大值為 CESCCom(max)UUUL2CCL2CESCCom21)(21RURUUP（4-3） tUusinomo設(shè)設(shè)故最大不失真輸出功率最大不失真輸出功率為： (忽略 )CESU第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2620)(dsin)sin(21)(d210LomomCCC0CE1T2TtRtUtUUtiuPP)4(12omomCCLUUUR（4-4） 2. 管耗管耗 第第4

14、章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2621omL2CC21(max)T2 . 02PRUP（4-6） omL2CC)1(T137. 0)44(CComPRUPUU（4-5） omL2CC21(max)T4 . 02PRUP兩管總損耗兩管總損耗 令令021ddomCCLomTUVRUP第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26223. 直流電源提供的功率直流電源提供的功率tRutiId21d210Lo0C1C(AV)平均集電極電流平均集電極電流IC(AV)為為EPLom0omL1dsin21RUttUR兩個電源供給的總

15、電源功率兩個電源供給的總電源功率直流電流提供的功率一部分消耗在管子上，一部分提供給負(fù)載，故有直流電流提供的功率一部分消耗在管子上，一部分提供給負(fù)載，故有 LomCCo1TE22RUUPPP（4-7） L2CCE(max)2RUP（4-8） 式中式中 Cm(max)LCC22IRU為電源在一個周期內(nèi)提供的平均電流。為電源在一個周期內(nèi)提供的平均電流。 第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26234. 集電極效率集電極效率 功率放大電路的效率是輸出功率和電源供給功率之比。功率放大電路的效率是輸出功率和電源供給功率之比。 CComEo4UUPP(4-9) CC

16、om(max)UU輸出信號越大，效率越高，當(dāng)輸出信號越大，效率越高，當(dāng) 時，效率最大。時，效率最大。 %5 .784CComUU當(dāng)當(dāng)時時%5 .784max c第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26245. 功率管的選擇功率管的選擇 【例4-1】 第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26254.2.3 單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL） 電容電容C起起負(fù)電源負(fù)電源UCC的作用的作用第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2626第第4章章 功率

17、放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26274.3 甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路 4.3.1 乙類功放的交越失真乙類功放的交越失真 a. 產(chǎn)生失真的原因產(chǎn)生失真的原因晶體管存在死區(qū)電壓晶體管存在死區(qū)電壓b. 失真的現(xiàn)象失真的現(xiàn)象 當(dāng)當(dāng)ui小于晶體管的死區(qū)電壓小于晶體管的死區(qū)電壓時，時，T1、T2都截止。都截止。輸出電流出現(xiàn)一段輸出電流出現(xiàn)一段“死區(qū)死區(qū)”CCUCCULR1T2Tiu1ci2ci0tou第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26280tiCiBuBE0uit0交越失真交越失真在兩個管子交替工

18、作區(qū)域出在兩個管子交替工作區(qū)域出現(xiàn)的失真稱為現(xiàn)的失真稱為交越失真交越失真輸入信號輸入信號輸出信號輸出信號交越失真的產(chǎn)生交越失真的產(chǎn)生第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26294.3.2 消除交越失真的常用方法消除交越失真的常用方法 給功率管（給功率管（T1和和T2）一定的直流偏置，使其工作于微導(dǎo)）一定的直流偏置，使其工作于微導(dǎo)通狀態(tài)，即甲乙類工作狀態(tài)。通狀態(tài)，即甲乙類工作狀態(tài)。1）甲乙類互補(bǔ)推挽電路）甲乙類互補(bǔ)推挽電路a. 利用二極管提供偏壓利用二極管提供偏壓iu圖4-6 乙類功放電路的交越失真ou00tt二極管提供偏二極管提供偏壓，使壓，使T1、T

19、2呈呈微導(dǎo)通狀態(tài)微導(dǎo)通狀態(tài)第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26302）利用擴(kuò)大電路實(shí)現(xiàn)偏置）利用擴(kuò)大電路實(shí)現(xiàn)偏置RLT1ui+_+UCC_T2uo+_T3R1R2R3R4UCCRLT1ui+_+UCC_T2uo+_T3R1R2R3R4UCC圖中圖中)1 (32BE3B2B1RRUUU第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-26314.3.3 單電源甲乙類互補(bǔ)對稱（單電源甲乙類互補(bǔ)對稱（OTL）功率放大電路）功率放大電路 圖圖4-9所示是有推動級的單電源互補(bǔ)對稱（所示是有推動級的單電源互補(bǔ)對稱（OTL）功率放大電路。）功率放大電路。 第第4章章 功率放大電路功率放大電路 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù) 2022-5-2632當(dāng)溫度升高時，當(dāng)溫度升高時， 的穩(wěn)定過程如下的穩(wěn)定過程如下 AU溫度溫度A3C3BA33C