電工電子課件：功率放大電路

功率放大電路功率放大電路在多級放大電路的輸出級，通常在大信號下工作，向負(fù)載提供盡可能大的功率，來推動負(fù)載工作。功率放大電路的特點(diǎn)●在負(fù)載允許的失真限度內(nèi)盡可能的提供最大輸出功率●轉(zhuǎn)換效率高

●非線性失真盡可能小●散熱好功率放大電路的工作狀態(tài)按三極管靜態(tài)工作點(diǎn)Q在輸出特性曲線上所處位置的不同，功率放大電路分為甲類、甲乙類、乙類三種工作狀態(tài)。靜態(tài)工作點(diǎn)Q點(diǎn)選擇在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，信號整個周期內(nèi)都有靜態(tài)電流流過，這種工作狀態(tài)稱為甲類

甲類

甲類功率放大電路的效率理論上最高只能達(dá)到50%為了提高效率，在電源電壓UC一定的條件下，可使Q點(diǎn)沿交流負(fù)載線下移，使IC減小，得到甲乙類工作狀態(tài)

甲乙類

功率放大電路工作在甲乙類，雖然降低了靜態(tài)時的功耗，提高了效率，但卻產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真。若Q下移到IC約為零，靜態(tài)管耗為最小，此種狀態(tài)為乙類

功率放大電路工作在乙類，雖然降低了靜態(tài)時的功耗，提高了效率，但卻產(chǎn)生嚴(yán)重的波形失真。乙類

乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路T1為NPN型晶體管，T2為PNP型晶體管，它們的特性、參數(shù)對稱。電路為正、負(fù)電源供電，信號從基極輸入，從發(fā)射極輸出，為一對射極輸出器。當(dāng)正弦交流電壓ui輸入時，兩管輪流導(dǎo)通，負(fù)載RL上獲得一個完整的正弦波形

乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路當(dāng)正弦交流電壓ui輸入時，兩管輪流導(dǎo)通，負(fù)載RL上獲得一個完整的正弦波形

乙類互補(bǔ)對稱功率放大路已知乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路的靜態(tài)電流IB=0，IC=0。動態(tài)時由于晶體管死區(qū)電壓的存在，在ui的值小于死區(qū)電壓時，晶體管不導(dǎo)通iC=0正弦輸入電壓ui的值大于死區(qū)電壓時晶體管才導(dǎo)通。所以在正、負(fù)半周的交接處引起失真，稱為交越失真。為了消除交越失真，可將靜態(tài)工作點(diǎn)稍微提高一點(diǎn)，讓晶體管工作在甲乙類放大狀態(tài)甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路R1，R2和二極管VD1，VD2組成分壓式偏置電路，給晶體管T1，T2的發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓，使T1，T2工作在微導(dǎo)通的甲乙類狀態(tài)。實現(xiàn)了T1，T2在正弦輸入信號ui的正、負(fù)半周交替工作，消除了交越失真集成運(yùn)算放大器集成電路是利用半導(dǎo)體的制作工藝，把三極管、電阻、連接導(dǎo)線等整個電路集成在一塊半導(dǎo)體芯片上，形成不可分割的固定塊。集成運(yùn)放的基本組成框圖

輸入級要求輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號所以輸入級都采用差動放大電路。集成運(yùn)放的類型很多，基本結(jié)構(gòu)通常都是有輸入級、中間級和輸出級三部分組成。輸入級要求輸入電阻高，能減小零點(diǎn)漂移和抑制干擾信號所以輸入級都采用差動放大電路。中間級需提供足夠大的電壓放大倍數(shù)，通常有共發(fā)射極電路組成輸出級與負(fù)載相連接，要求輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，能輸出足夠大的電壓和電流。一般由互補(bǔ)對稱功率放大電路組成。集成運(yùn)放通常還有恒流源偏置電路等輔助電路。

集成運(yùn)放的基本組成框圖

集成運(yùn)放的電路符號

同相輸入端：當(dāng)輸入電壓從同相端輸入，即從“+”端與地之間輸入時，輸出電壓與輸入電壓同相。反相輸入端：當(dāng)輸入電壓從反相輸入端，即從“—”端與地之間輸入時，輸出電壓與輸入電壓反相

分別用u+，u_和uo表示集成運(yùn)放的同相輸入端、反相輸入端和輸出端對地的電壓。

雙列直插式集成運(yùn)放741的外部引腳排列圖圖中“2”為反相輸入端，“3”為同相輸入端，“6”輸出端?！?”為正電源端，“4”為負(fù)電源端?！?”，“5”，“4”為外接調(diào)零電位器的端子，“8”為空腳。741型集成運(yùn)算放大器的原理電路741型集成運(yùn)算放大器的簡化電路電壓傳輸特性集成運(yùn)放的電壓傳輸特性：表示輸出與輸入電壓關(guān)系的特性曲線，稱為電壓傳輸特性。當(dāng)輸入電壓ui在AB之間時，集成運(yùn)放工作在線性區(qū)，輸出與輸出電壓有關(guān)系A(chǔ)o=uo/ui，在AB之外時處于非線性區(qū)。由于集成運(yùn)放電壓放大倍數(shù)Ao很大，所以線性區(qū)很窄。要使集成運(yùn)放在較大的輸入電壓下也能工作在線性區(qū)，必須在電路中引入深度負(fù)反饋。

工作在非線性區(qū)時，輸出只有兩種飽和狀態(tài)±UOM

理想運(yùn)算放大器的條件開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)：

開環(huán)差模輸入電阻：開環(huán)輸出電阻：

共模抑制比：

理想運(yùn)放的電路符號

實際運(yùn)算放大器的上述指標(biāo)接近理想化的條件，因此借助理想運(yùn)放進(jìn)行分析所引起的誤差很小，工程上是允許的，而分析過程簡化很多。理想運(yùn)算放大器的特點(diǎn)：兩個輸入端電位相等，好像短接在一起一樣，但并非真的短路，所以稱為虛短路，簡稱“虛短”。兩個輸入端之間輸入電阻無窮大，好像斷路一樣，但并非真的斷路，所以稱為虛斷路，簡稱“虛斷”。在非線性區(qū)時:

集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用反相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路電壓跟隨器

反相加法運(yùn)算電路減法運(yùn)算電路用疊加原理確定輸出電壓uo與兩個輸入電壓ui1，ui2的關(guān)系

集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用當(dāng)集成運(yùn)放工作在開環(huán)或正反饋狀態(tài)時，輸出電壓uo不是趨向于正飽和值+UOM

，就是趨于負(fù)飽和值–UOM，輸出與輸入不再有線性關(guān)系，而是非線性關(guān)系。電壓比較器

電壓比較器電壓傳輸特性

當(dāng)參考電壓UR=0時，則反相輸入端接地，Ui與零電壓比較，電路稱為過零比較器。

過零比較器

ui是正弦波電壓時，過零比較器輸出電壓uo的波形有限幅的過零電壓比較器

ui加在反相輸入端，輸出端的雙向穩(wěn)壓管VS起雙向限幅作用，其穩(wěn)壓值為±UZ有限幅的過零電壓比較器的電壓傳輸特性矩形波發(fā)生器

RFC回路既作為負(fù)反饋電路，又作為延時環(huán)節(jié)，通過