模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)——功率放大電路（行業(yè)知識(shí)）

1、4.1 概 述4.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 4.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路*4.4 集成功率放大器第四章 功率電子電路 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路1向陽(yáng)書屋u例： 擴(kuò)音系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載什么是功率放大器？ 在電子系統(tǒng)中，模擬信號(hào)被放大后，往往要去推動(dòng)一個(gè)實(shí)際的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動(dòng)一個(gè)實(shí)際負(fù)載需要的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器4.1 概述功率放大電壓放大信號(hào)提取2向陽(yáng)書屋u一. 功放電路的特點(diǎn)（2） 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(guò)晶體管的極限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICM

2、PCMUCEM（1）輸出功率Po盡可能大Icuce3向陽(yáng)書屋u(3) 電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。(4) 電源提供的能量應(yīng)盡可能多地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，盡量減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。Po: 負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。PE ： 電源提供的直流功率。（5）功放管散熱和保護(hù)問(wèn)題4向陽(yáng)書屋u二. 甲類功率放大器分析1.三極管的靜態(tài)功耗：若電源提供的平均功耗：則IcuceQuceQIcQ5向陽(yáng)書屋u2.動(dòng)態(tài)功耗（當(dāng)輸入信號(hào)Ui時(shí)）輸出功率: 要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom 和Iom 都要大。最大輸出功率:MNUomIom功率三角形iCuCEQUCE

3、QICQVCC6向陽(yáng)書屋u電源提供的功率此電路的最高效率甲類功率放大器存在的缺點(diǎn)： 輸出功率小 靜態(tài)功率大，效率低7向陽(yáng)書屋u三. BJT的幾種工作狀態(tài)甲類：Q點(diǎn)適中，在正弦信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均有電流流過(guò)BJT。甲乙類：介于兩者之間，導(dǎo)通角大于180動(dòng)畫演示iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙類：靜態(tài)電流為0，BJT只在正弦信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通。iCuCEQ2ICQVCC8向陽(yáng)書屋u一. 結(jié)構(gòu)互補(bǔ)對(duì)稱： 電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支； 兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器。4.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 9向陽(yáng)書屋u二、工作原理（設(shè)ui為正弦波）ic

4、1ic2 靜態(tài)時(shí)：ui = 0V ic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)） uo = 0V動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1截止，T2導(dǎo)通ui 0VT1導(dǎo)通，T2截止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2兩個(gè)管子交替工作，在負(fù)載上得到完整的正弦波。10向陽(yáng)書屋u輸入輸出波形圖uiuououo 交越失真死區(qū)電壓11向陽(yáng)書屋u組合特性分析圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為Uom=VCC- UCESiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom12向陽(yáng)書屋u最大不失真輸出功率Pomax1.輸出功率Po三、分析計(jì)算動(dòng)畫演示13向陽(yáng)書屋u一個(gè)管子的管耗 2.管耗PT兩管管耗14向陽(yáng)書屋u3.電源供給的功率PE當(dāng)4.效率

5、最高效率max15向陽(yáng)書屋u四三極管的最大管耗 問(wèn)：Uom=？ PT1最大, PT1max=？用PT1對(duì)Uom求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)=0，得出：PT1max發(fā)生在Uom=0.64VCC處。將Uom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式：16向陽(yáng)書屋u選功率管的原則：1. PCM PT1max =0.2PoM217向陽(yáng)書屋u tuo交越失真ui t存在交越失真乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺點(diǎn)18向陽(yáng)書屋u 靜態(tài)時(shí): T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管D1、 D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè) ui 加入正弦信號(hào)。正半周 T2 截止，T1 基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半

6、周T1截止，T2 基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。電路中增加 R1、D1、D2、R2支路1.基本原理 4.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路一. 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路19向陽(yáng)書屋uuB1tUTtiBIBQ波形關(guān)系：ICQiCuBEiBib特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流 ICQ 、IBQ 。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。 iCQuceVCC /ReVCCIBQEWB演示功放的交越失真20向陽(yáng)書屋u2.帶前置放大級(jí)的功率放大器 動(dòng)畫演示（甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的計(jì)算同乙類）21向陽(yáng)書屋u3. 電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。 1 2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定

7、。復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型22向陽(yáng)書屋u4. 帶復(fù)合管的OCL互補(bǔ)輸出功放電路： T1：電壓推動(dòng)級(jí)（前置級(jí)） T2、R1、R2：UBE擴(kuò)大電路 T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放 輸出級(jí)中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。 合理選擇R1、R2，b3、b5間可得到 UBE2 任意倍的電壓。23向陽(yáng)書屋u1、基本原理. 單電源供電；. 輸出加有大電容。（1）靜態(tài)偏置二. 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路 調(diào)整RW阻值的大小，可使此時(shí)電容上電壓24向陽(yáng)書屋u（2）動(dòng)態(tài)分析（電容起到了負(fù)電源的作用）Ui負(fù)半周時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；Ui正半周時(shí)，T1截止、T2導(dǎo)通。動(dòng)畫演示25向陽(yáng)

8、書屋u（3）輸出功率及效率若忽略交越失真的影響。則：此電路存在的問(wèn)題：輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達(dá)不到VCC/2。26向陽(yáng)書屋u2. 帶自舉電路的單電源功放靜態(tài)時(shí)C1充電后，其兩端有一固定電壓動(dòng)態(tài)時(shí)由于C1很大，兩端電壓基本不變，使C1上端電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達(dá)到VCC/2。C1、R7為自舉電路27向陽(yáng)書屋u3.帶運(yùn)放前置放大級(jí)的功率放大電路運(yùn)放A接成同相輸入方式作前置放大級(jí)。引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。整個(gè)電路的電壓放大倍數(shù)： 28向陽(yáng)書屋u總結(jié)：互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型 互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型 雙電源電路又稱OCL電路 （無(wú)輸出電容）單電源電路又稱OTL電路 （無(wú)輸出變壓器）29向陽(yáng)書屋u 4.4 集成功率放大器 集成功率放大器DG4100簡(jiǎn)介：30向陽(yáng)書屋u集成功放DG4100的外部接線圖：31向陽(yáng)書屋u1功率放大器的特點(diǎn)：工作在大信號(hào)狀態(tài)下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功率和效率。2為了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙類和甲乙類狀態(tài)下，并用互補(bǔ)對(duì)稱結(jié)構(gòu)使其基本不失真。這種功率放大器理論上的最大輸出效率可以達(dá)到78