功放電路學(xué)習(xí)課件

5.1功率放大電路的一般問(wèn)題5.2乙類(lèi)雙電源互補(bǔ)對(duì)成功率放大電路5.3甲乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)成功率放大電路5.4集成功率放大器5.5功率器件第5章功率放大電路例：擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：

用作放大電路的輸出級(jí)，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、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。5.1概述功率放大電壓放大信號(hào)提取一.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。

ICMPCMUCEMIcuce（1）輸出功率Po盡可能大二.甲類(lèi)功率放大器分析三極管的靜態(tài)功耗：若動(dòng)態(tài)功耗（當(dāng)輸入信號(hào)Ui時(shí)）放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率在輸出特性曲線上，正好是三角形ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。

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。最大輸出功率電源提供的功率此電路的最高效率甲類(lèi)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ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLNPN型PNP型5.2乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

二、工作原理（設(shè)ui為正弦波）ic1ic2

靜態(tài)時(shí)：ui=0Vic1、ic2均=0（乙類(lèi)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

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作。ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL輸入輸入波形圖uiuououo′交越失真死區(qū)電壓組合特性分析——圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCESvo=-vce動(dòng)畫(huà)演示（1）最大不失真輸出功率Pomax實(shí)際輸出功率Po圖解分析演示圖三、分析計(jì)算單個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗（2）管耗PT兩管管耗四．三極管的最大管耗

問(wèn)：Vom=？PT1最大,PT1max=？用PT1對(duì)Vom求導(dǎo)得出：PT1max發(fā)生在Vom=0.64VCC處。將Vom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式：選管條件1.PCMPT1max=0.2PoM2．tuo交越失真uit+VCC-VCCuiiLRLT1T2A存在交越失真OCL電路乙類(lèi)互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺點(diǎn)uB1tUTtiBIBQ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。iCQuceUSC/REUSCIBQ2.帶前置放大級(jí)的功率放大器

動(dòng)畫(huà)演示3.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。cbeT1T2ibicbecibic1

2晶體管的類(lèi)型由復(fù)合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibic復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型becibic1、基本原理.單電源供電；.輸出加有大電容。（1）靜態(tài)分析則T1、T2特性對(duì)稱，令：VCC/2RLuiT1T2+VCCCAUL+-UC二.甲乙類(lèi)單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路（2）動(dòng)態(tài)分析若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（電容相當(dāng)于電源）RLuiT1T2+VCCCAUL+-時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；時(shí)，T1截止、T2導(dǎo)通。設(shè)輸入端在0.5VCC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)（3）輸出功率及效率若忽略交越失真的影響，且ui幅度足夠大。則：LCCLCCLRVIVU22maxmax==，3.帶自舉電路的單電源功放靜態(tài)時(shí)C3充電后，其兩端有一固定電壓動(dòng)態(tài)時(shí)由于C3很大，兩端電壓基本不變，使D點(diǎn)電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達(dá)到VCC/2。自舉電路自舉電路5.4實(shí)用功率放大器舉例這里介紹一個(gè)實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。其中主要環(huán)節(jié)有：(1)恒流源式差動(dòng)放大輸入級(jí)（T1、T2、T3）；(2)偏置電路（R1、D1、D2）；(3)恒流源負(fù)載（T5）；(4)OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放輸出級(jí)（T7、T8、T9、T10）；(5)負(fù)反饋電路（Rf、C1、Rb2構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋）；(6)共射放大級(jí)（T4）；(7)校正環(huán)節(jié)（C5、R4）；(8)UBE倍增電路（T6、R2、R3）；(9)調(diào)整輸出級(jí)工作點(diǎn)元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。將其集成起來(lái)，就成為集成功放電路。

+24VuiRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差動(dòng)放大級(jí)反饋級(jí)偏置電路共射放大級(jí)UBE倍增電路恒流源負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí)保險(xiǎn)管負(fù)載實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路：集成功放LM384管腳說(shuō)明:14

--電源端（Vcc）3、4、5、7--接地端（GND）10、11、12--接地端（GND）2、6--輸入端（一般2腳接地）

8--輸出端（經(jīng)500電容接負(fù)載）)12345678910111213141--接旁路電容（5）9、13--空腳（NC）集成功放LM384外部電路典型接法：500-+0.12.78146215Vccui8調(diào)節(jié)音量電源濾波電容外接旁路電容低通濾波,去除高頻噪聲輸入信號(hào)輸出耦合大電容1．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。要求是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(lèi)和甲乙類(lèi)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78.5％。3．互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器的幾種主要結(jié)構(gòu)：OCL（雙電源）——乙類(lèi)甲乙類(lèi)。OTL（單電源）——乙類(lèi)甲乙類(lèi)。4．隨著半導(dǎo)體工藝、技術(shù)的不斷發(fā)展，輸出功率幾十瓦以上的集成放大器已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。功率VMOS管的出現(xiàn)，也給功率放大器的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)。本章小結(jié)5.1功率放大電路的一般問(wèn)題一、功放電路特點(diǎn)1．輸出功率Po盡可能大

2．效率要高Po大，電路的能量損耗也大3．非線性失真要小大信號(hào)工作狀態(tài)，與Po、是一對(duì)矛盾要求Vo和Io都足夠大4．功放管散熱和保護(hù)問(wèn)題二、功放電路分類(lèi)根據(jù)靜態(tài)偏置的不同，功放電路可分為:甲類(lèi)、乙類(lèi)和甲乙類(lèi)三種功放電路分類(lèi)比較表：類(lèi)別工作點(diǎn)波形導(dǎo)通角特點(diǎn)甲類(lèi)甲乙類(lèi)乙類(lèi)較高較低最低360180180—360無(wú)失真效率低失真大效率最高失真大效率較高一、電路OCL(OutputCapacitorless)雙管：NPN、PNP特性相同且互補(bǔ)雙共集電路雙電源供電

5.2乙類(lèi)互補(bǔ)功放——標(biāo)準(zhǔn)型也稱OCL互補(bǔ)功放二、工作原理vi正半周時(shí)結(jié)論：兩個(gè)三極管，輪流導(dǎo)電（正、負(fù)半周）互補(bǔ)不足忽略三極管的開(kāi)啟電壓:T1導(dǎo)電iE1通過(guò)RLVi負(fù)半周時(shí)T2導(dǎo)電iE2通過(guò)RL合成完整、不失真波形互補(bǔ)推挽組合特性分析——圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCESvo=-vce1．輸出功率Po三、參數(shù)計(jì)算最大不失真功率為：理想最大輸出功率為：以正半周為例2．電源功率PV（PE）3．三極管的管耗PT

問(wèn)：Vom=？PT1最大,PT1max=？用PT1對(duì)Vom求導(dǎo)得出：PT1max發(fā)生在Vom=0.64VCC處。將Vom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式得：4．效率η當(dāng)Vom=VCC

時(shí)，ηmax=π/4=78.5％。四、選管條件1．PCM2．3．PT1max

=0.2PoM5.3其它類(lèi)型互補(bǔ)功率放大電路

5.3.1單電源互補(bǔ)功放 5.3.2采用復(fù)合管的互補(bǔ)功放 5.3.3集成功放 5.3.4BTL互補(bǔ)功放 5.3.5雙通道功放5.3.1單電源互補(bǔ)功放LLπ21fRC3OTL（Outputtransformerless)單電源電容器Co選擇：靜態(tài):Vk=VCC/2

5.3.2采用復(fù)合管的互補(bǔ)功放

當(dāng)輸出功率較大時(shí)往往采用復(fù)合管復(fù)合管有四種形式：達(dá)林頓管：由NPN-NPN或PNP-PNP復(fù)合而成。復(fù)合管極性=前面的管極性

5.3.3集成功率放大器廣泛用于音響、電視和小電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方面。大多數(shù)集成功率放大器=運(yùn)算放大器+互補(bǔ)功率輸出。使用方法原則上與集成運(yùn)