模擬電路與數(shù)字電路8章

2半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)8功率放大電路在多級(jí)放大電路中，輸出的信號(hào)往往都要送到負(fù)載，去驅(qū)動(dòng)一定的裝置。例如，收音機(jī)中揚(yáng)聲器的音圈、電動(dòng)機(jī)控制繞組、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器或電視機(jī)的掃描偏轉(zhuǎn)線圈等。多級(jí)放大電路除了應(yīng)有電壓放大級(jí)外，還要求有一個(gè)能輸出一定功率信號(hào)的輸出級(jí)。8.1概述主要用于向負(fù)載提供較大功率輸出的放大電路稱為功率放大電路。功率電路要求：（1）輸出功率盡可能大（2）效率高（3）非線性失真?。?）考慮BJT的散熱問(wèn)題（功率管的損壞與保護(hù)）為了獲得大的輸出功率，必須使:

輸出信號(hào)電壓大；輸出信號(hào)電流大；放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配。效率——負(fù)載得到的有用信號(hào)功率和電源提供的直流功率的比值。功率放大電路必須考慮效率問(wèn)題。為了提高效率，需要降低管耗，而靜態(tài)電流是造成管耗的主要因素。三極管的工作狀態(tài)三極管根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間可分為如下四個(gè)狀態(tài):電壓放大器一般工作在甲類(lèi)，三極管360°導(dǎo)電，其輸出功率由功率三角形確定。甲類(lèi)放大的效率不高，理論上不超過(guò)50%。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。放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率:為了降低靜態(tài)時(shí)的工作電流，三極管從甲類(lèi)工作狀態(tài)改為乙類(lèi)或甲乙類(lèi)工作狀態(tài)。此時(shí)雖降低了靜態(tài)工作電流，但又產(chǎn)生了失真問(wèn)題。如果不能解決乙類(lèi)狀態(tài)下的失真問(wèn)題，乙類(lèi)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(duì)稱電路較好地解決了乙類(lèi)工作狀態(tài)下的失真問(wèn)題。推挽電路：電路采用兩只輸出三極管的輸入信號(hào)極性相反，一管導(dǎo)通時(shí)，另一管截止，交替工作，采用這種方式工作的電路稱為推挽放大電路?；パa(bǔ)對(duì)稱電路：若采用的功率輸出管分別是PNP和NPN型（或N溝道和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管），導(dǎo)電極性相反，則稱之為“互補(bǔ)”，同時(shí)要求特性參數(shù)一致，即所謂“對(duì)稱”，因此這種電路形式稱為互補(bǔ)對(duì)稱電路。8.2乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路由一對(duì)NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成。這種電路也稱為OCL(OutputCapacitorless)互補(bǔ)功率放大電路。8.2.1乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路的工作原理（1）電路組成當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開(kāi)啟電壓，此時(shí)NPN型三極管導(dǎo)電，有電流通過(guò)負(fù)載RL，按圖中方向由上到下，與假設(shè)正方向相同。

（2）工作原理當(dāng)輸入信號(hào)處于負(fù)半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開(kāi)啟電壓，此時(shí)PNP型三極管導(dǎo)電，有電流通過(guò)負(fù)載RL，按圖中方向由下到上，與假設(shè)正方向相反。兩個(gè)三極管一個(gè)正半周、一個(gè)負(fù)半周輪流導(dǎo)電，在負(fù)載上將正半周和負(fù)半周合成在一起，得到一個(gè)完整的不失真波形.為解決交越失真，可給三極管稍稍加一點(diǎn)偏置，使之工作在甲乙類(lèi)。嚴(yán)格說(shuō)，輸入信號(hào)很小時(shí)，達(dá)不到三極管的開(kāi)啟電壓，三極管不導(dǎo)電。在正、負(fù)半周交替過(guò)零處會(huì)出現(xiàn)一些非線性失真，這個(gè)失真稱為交越失真利用二極管提供偏置電壓8.2.2甲乙類(lèi)互補(bǔ)功率放大電路8.3其它類(lèi)型互補(bǔ)功率放大電路除了雙電源的標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)功率放大電路外，還有一些其它類(lèi)型的互補(bǔ)功率放大電路8.3.1單電源互補(bǔ)功率放大電路（OTL——OutputTransformerless）8.3.2采用復(fù)合管的互補(bǔ)功率放大電路當(dāng)輸出功率較大時(shí)，輸出級(jí)的推動(dòng)級(jí)，即末前級(jí)也應(yīng)該是一個(gè)功率放大級(jí)。此時(shí)往往采用復(fù)合管，復(fù)合管有四種形式，復(fù)合管的極性由前面的一個(gè)三極管決定。由NPN-NPN或PNP-PNP復(fù)合而成的一般稱為達(dá)林頓管。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。集成功放是在集成運(yùn)算放大器的電壓互補(bǔ)輸出級(jí)后，加入互補(bǔ)功率輸出級(jí)而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實(shí)際上也就是一個(gè)具有直接耦合特點(diǎn)的運(yùn)算放大器。它的使用方法原則上與集成運(yùn)算放大器相同。8.3.3集成功率放大器集成功放使用時(shí)不能超過(guò)規(guī)定的極限參數(shù)，極限參數(shù)主要有功耗和最大允許電源電壓。集成功放要加有足夠大的散熱器，保證在額定功耗下溫度不超過(guò)允許值。集成功放一般允許加上較高的工作電壓，但許多集成功放可以在低電壓下工作，適用于無(wú)交流供電的場(chǎng)合。此時(shí)集成功放電源電流較大，非線性失真也較大。由兩路功率放大電路和反相比例電路組合而成，負(fù)載接在兩輸出端之間。兩路功率放大電路的輸入信號(hào)是反相的，所以負(fù)載一端的電位升高時(shí)，另一端則降低，因此負(fù)載上獲得的信號(hào)電壓要增加一倍。BTL放大電路輸出功率較大，負(fù)載可以不接地。8.3.4BTL互補(bǔ)功率放大電路有的高級(jí)音響設(shè)備一個(gè)聲道分成二、三個(gè)頻段放大，有相應(yīng)的低頻段、中頻段和高頻段放大器。8.3.5