模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)04功率放大電路

2023/2/31第4章功率放大電路2023/2/32基本要求掌握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；了解功率放大電路的特殊問題——效率和失真以及解決這類問題的方法；了解集成功放及其應(yīng)用。2023/2/33要解決的主要問題從技術(shù)上為什么需要功率放大如何設(shè)計低頻功率放大器從教學(xué)上功率放大器的技術(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2023/2/344.1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輸出級，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。用于向負(fù)載提供功率的放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

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，必須使輸出信號電壓幅度大；輸出信號電流幅度大；放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配。2023/2/351.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；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)工作點(diǎn)電流，三極管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類工作狀態(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)下的失真問題。2023/2/362.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)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。3）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。4）解決功率放大器件的散熱問題。2023/2/373．低頻功率放大器的特點(diǎn)和要求1)在不失真的前提下盡可能地輸出較大功率；2)具有較高的效率；3)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；5)放大器件在大信號條件下工作，采用圖解法分析。2023/2/384.1.2提高功率放大電路效率的主要途徑

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；二是減少電源供給的功率，即在一定時減小靜態(tài)電流，也就是將靜態(tài)工作點(diǎn)沿交流負(fù)載線下移?？芍β史糯笃魈岣咻敵龉β实耐緩剑簻p小放大管的集電極損耗！由

2023/2/391．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。(1)甲類放大電路特點(diǎn)a.靜態(tài)功耗大b.能量轉(zhuǎn)換效率低c.放大管的導(dǎo)通角θc=π靜態(tài)工作點(diǎn)位置集電極電流波形2023/2/310甲類功率放大器2023/2/311(2)乙類放大電路特點(diǎn)a.靜態(tài)功耗b.能量轉(zhuǎn)換效率高c.輸出失真大d.放大管的導(dǎo)通角2θC=π靜態(tài)工作點(diǎn)位置集電極電流波形2023/2/312(3)甲乙類放大電路特點(diǎn)a.靜態(tài)功耗較小b.能量轉(zhuǎn)換效率較高c.輸出失真較大d.放大管的導(dǎo)通角π<2θC<2π靜態(tài)工作點(diǎn)位置集電極電流波形2023/2/313甲類：三極管(2C=)360°導(dǎo)電甲乙類：三極管(2C=)180°～360°導(dǎo)電乙類：三極管(2C=)180°導(dǎo)電丙類：三極管(2C=)<180°導(dǎo)電2023/2/3144.2乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路

4.2.1無輸出電容的雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路（OCL）

2023/2/3154.2.1無輸出電容的雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路電路特點(diǎn)：(1)晶體管T1、T2特性對稱；(2)電源對稱；(3)T1、T2射極輸出。2023/2/3161.工作原理設(shè)ui=Uimsinta.當(dāng)ui=0時uo=0T1、T2截止靜態(tài)功耗為零2023/2/317b.ui>0時T1導(dǎo)通T2截止電流io方向輸入信號uiuo≈uic.ui<0時T1截止T2導(dǎo)通電流io方向輸入信號uiuo≈ui2023/2/318輸出幅值為

T1通T2通Uopp=2(UCC

–

UCES)2023/2/3194.2.2功率參數(shù)分析1.輸出功率由圖4-3、圖4-4可知，（4-2）當(dāng)輸出且波形不失真時，最大值為

（4-3）設(shè)故最大不失真輸出功率為：

(忽略)2023/2/320（4-4）2.管耗

2023/2/321（4-6）（4-5）兩管總損耗令2023/2/3223.直流電源提供的功率平均集電極電流IC(AV)為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（4-7）（4-8）式中

為電源在一個周期內(nèi)提供的平均電流。2023/2/3234.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。(4-9)輸出信號越大，效率越高，當(dāng)

時，效率最大。

當(dāng)時2023/2/3245.功率管的選擇

【例4-1】2023/2/3254.2.3單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）

電容C起負(fù)電源–UCC的作用2023/2/3262023/2/3274.3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

a.產(chǎn)生失真的原因晶體管存在死區(qū)電壓b.失真的現(xiàn)象

當(dāng)ui小于晶體管的死區(qū)電壓時，T1、T2都截止。輸出電流出現(xiàn)一段“死區(qū)”2023/2/3280tiCiBuBE0uit0交越失真在兩個管子交替工作區(qū)域出現(xiàn)的失真稱為交越失真輸入信號輸出信號交越失真的產(chǎn)生2023/2/3294.3.2消除交越失真的常用方法

給功率管（T1和T2）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)。1）甲乙類互補(bǔ)推挽電路a.利用二極管提供偏壓二極管提供偏壓，使T1、T2呈微導(dǎo)通狀態(tài)2023/2/3302）利用擴(kuò)大電路實現(xiàn)偏置圖中2023/2/3314.3.3單電源甲乙類互補(bǔ)對稱（OTL）功率放大電路

圖4-9所示是有推動級的單電源互補(bǔ)對稱（OTL）功率放大電路。2023/2/332當(dāng)溫度升高時，的穩(wěn)定過程如下溫度2023/2/333【例4-2】鏈接2023/2/3344.4集成功率放大器及其應(yīng)用

4.4.1TDA2006集成功率放大器簡介

一般集成功放內(nèi)部電路原理和將要介紹的集成運(yùn)算放大器相似，TDA2006也不例外，內(nèi)部包含輸入級、中間