(一次課)低頻功率放大電路

1、 低頻功率放大電路低頻功率放大電路4.1 概述概述4.2 常用低頻功率放大器常用低頻功率放大器4.1.2 低頻功率放大器的分類4.1.1 低頻功率放大電路的基本要求4.2.1 OCL功率放大器4.2.2 OTL功率放大器4.2.3 功放器件的選用和安全使用常識(shí) 2 2對(duì)功率放大器的基本要求對(duì)功率放大器的基本要求4.1 概述概述4.1.1 4.1.1 低頻功率放大電路的基本要求低頻功率放大電路的基本要求 1 1低頻功率放大器的功能低頻功率放大器的功能向負(fù)載提供足夠大低頻信號(hào)功率的放大電路。（2）有盡可能高的能量轉(zhuǎn)換效率（1）能向負(fù)載輸出足夠大的不失真功率（4）功放管散熱性能要好（3）盡可能小的非

2、線性失真 1按按功放管的功放管的工作狀態(tài)分類工作狀態(tài)分類 功放管（三極管）始終工作在三極管輸出特性曲線的線性部分,即在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功放管均有電流，故電路輸出波形失真小，但因靜態(tài)時(shí)，功放管處于導(dǎo)通狀態(tài)，且靜態(tài)電流（ICQ）較大,電路轉(zhuǎn)換效率較低，理想情況下最大效率可達(dá) 50%。4.1.2 低頻功率放大電路的分類低頻功率放大電路的分類（1）甲類功率放大器 （2）乙類功率放大器 靜態(tài)時(shí)，功放管處于截止?fàn)顟B(tài)，即在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi),功放管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的。因此，電路需用兩只參數(shù)基本一致的功放管輪流工作（推挽）才能輸出完整的波形信號(hào)。由于靜態(tài)電流為零，電路轉(zhuǎn)換效率較高，理想情況

3、下可達(dá) 78.5%，但電路輸出波形存在交越失真。 vo 0 t 交越失真 在靜態(tài)時(shí)，功放管處于微導(dǎo)通狀態(tài)，即在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，功放管只在輸入信號(hào)的大半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。與乙類功率放大器電路一樣，需用兩只參數(shù)基本一致的功放管輪流工作（推挽）才能輸出完整的波形信號(hào)。電路具有克服交越失真的優(yōu)點(diǎn)，但由于電路中存在很小的靜態(tài)電流，使電路轉(zhuǎn)換效率略低于乙類。 （3）甲乙類功率放大器2.2.按耦合方式分類按耦合方式分類 （1）阻容耦合功率放大電路功放電路輸出端通過(guò)耦合電容連接負(fù)載。 （2）變壓器耦合功率放大電路功放電路輸出端通過(guò)變壓器連接負(fù)載。 （3）直接耦合功率放大電路功放電路輸出端無(wú)需通過(guò)任何元件而直

4、接與負(fù)載相連。 4.2.1 4.2.1 OCL 功率放大器功率放大器1 1電路組成電路組成（3）采用大小相等、極性不同的雙電源供電。（4）靜態(tài)時(shí)兩功放管均處于截止?fàn)顟B(tài)，電路工作在乙類狀態(tài)。一、未設(shè)偏置電路的一、未設(shè)偏置電路的 OCL 功放電路功放電路（2）輸出端采用直接耦合。 （1）由一對(duì)特性參數(shù)完全相同、導(dǎo)電類型不同的功放管V1（NPN管）和 V2（PNP管）組成的射極輸出器構(gòu)成。RLVccVcc4.2 常用低頻功率放大器常用低頻功率放大器 當(dāng)輸入信號(hào)為正半周時(shí)，V1 導(dǎo)通（V2截止），集電極電流 iC1 流經(jīng)負(fù)載 RL ，在 RL兩端產(chǎn)生正半周輸出信號(hào)電壓vo 。 當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí)，V

5、2 導(dǎo)通（V1 截止），集電極電流 iC2 流經(jīng)負(fù)載 RL ，在 RL 兩端產(chǎn)生負(fù)半周輸出信號(hào)電壓 vo。 2. 2. 工作原理工作原理 綜上所述， 在輸入信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi)，V1與V2 交替導(dǎo)通半周，猶如一推一挽，在負(fù)載上合成完整的輸出信號(hào)波形。通常稱這種電路為推挽電路。乙類推挽功放電路效率雖高，理想時(shí)可達(dá) 78.5%，但輸出波形卻產(chǎn)生了失真。 輸出波形輸入波形VccVccRL 輸出波形在正、負(fù)半周的交替處產(chǎn)生的失真稱為交越失真。 3.3.交越失真及其消除方法交越失真及其消除方法 iB1 iB vBE2 vBE1 0 t iB2 0 vbe t 電路產(chǎn)生交越失真的分析圖 0 產(chǎn)生交越失真的原

6、因：當(dāng)基極信號(hào)幅值小于死區(qū)電壓時(shí)，三極管不導(dǎo)通或?qū)ㄇ闆r不好，造成兩功放管在輸出電壓的正、負(fù)半周交接處（零點(diǎn)附近）產(chǎn)生了波形失真。交越失真 消除交越失真的方法：給功放管設(shè)置適當(dāng)?shù)闹绷髌秒妷?，使其靜態(tài)時(shí)處于微導(dǎo)通狀態(tài)，即工作于甲乙類狀態(tài)。 二、加有偏置電路的二、加有偏置電路的 OCL 功放電路功放電路 （4）R2 還是 V5 管的發(fā)射極負(fù)反饋電阻，起穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)和改善輸出信號(hào)失真的作用。 （1）激勵(lì)管（推動(dòng)管）V5 起電壓放大作用，推動(dòng)功放管工作。 （2）R1 是 V5 管的集電極電阻，可將 V5 放大的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 （3）V3、V4、R1 和 R2 構(gòu)成 V1、V2 的偏置電路

7、，使電路工作于甲乙類狀態(tài)，其目的是克服交越失真。 1 1電路組成電路組成 2 2工作原理工作原理 （1）在 vi 的正半周，V5 輸出負(fù)極性信號(hào)，V1 反偏截止，V2 正偏導(dǎo)通，信號(hào)經(jīng) V2 放大后，形成信號(hào)電流 iC2，并在 RL 兩端產(chǎn)生正 半周輸出信號(hào)電壓 vo。V2 的直流電源由 Vcc 提供。 （2）在 vi 的負(fù)半周，V5 輸出正極性信號(hào)，V2 反偏截止，V1 正偏導(dǎo)通，信號(hào)經(jīng) V1 放大后，形成信號(hào)電流 iC1，并在 RL 兩端產(chǎn)生負(fù)半周輸出信號(hào)電壓vo。V1 的直流電源由Vcc 提供。L2om2RVPcc 3 3OCL 功放電路的輸出功率功放電路的輸出功率和效率和效率 （2）由

8、于功放管靜態(tài)時(shí)有微小的偏置電流，所以其最大效率略低于乙類。 （1）OCL功放電路最大輸出功率 4. 2. 2 OTL 功率放大器功率放大器（1）V1、RP1、R1、R2、R3、R5 和 C2 組成激勵(lì)級(jí)。其中 C2 是中和電容，防止電路產(chǎn)生高頻自激。1.1.電路組成電路組成（2）RP1 作用：給 V1 發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓；2ccAVV+ + + + R4 R6 +Vcc R5 C3 C4 V3 RP2 C5 A RP1 C2 V2 V4 RL vo C1 R1 V1 vi R2 R3 調(diào)節(jié)電路中點(diǎn)電壓，使 ； 引入電壓并聯(lián)負(fù)反饋?zhàn)饔?，既可穩(wěn)定 Q 點(diǎn)又能穩(wěn)定輸出電壓。 （3）V3 、 V4

9、 互補(bǔ)對(duì)稱，起功放作用； （4）二極管 V2 和可調(diào)電阻 RP2 的作用：消除電路的交越失真。 （6） C4、R4 組成“自舉電路”，其作用是改善輸出波形。+ + + + R4 R6 +Vcc R5 C3 C4 V3 RP2 C5 A RP1 C2 V2 V4 RL vo C1 R1 V1 vi R2 R3 （5）電路與負(fù)載之間的連接采用電容耦合。輸出耦合電容 C5 由于充電而有直流電壓 VC（等于Vcc 的一半，且左端為正，右端為負(fù)），還兼作 V4 的直流電源。 （7）C3、R6 組成電源退耦電路，用于濾除電源中的各種干擾信號(hào)。 在輸入信號(hào) vi 的負(fù)半周，V1 輸出正極性信號(hào)，此時(shí)，V3

10、正偏導(dǎo)通，V4 反偏截止，信號(hào)經(jīng) V3 放大后形成信號(hào)電流 iC3，在 RL 兩端產(chǎn)生正半周輸出信號(hào)電壓 vo 。此時(shí)，直流電源經(jīng) V3 向 C5充電。2.2.工作原理工作原理+ + + + + + + + R4 R6 +Vcc R5 C3 C4 V3 iC3 RP2 C5 A RP1 C2 V2 V4 iC4 RL vo C1 R1 V1 vi R2 R3 在輸入信號(hào) vi 的正半周，V1 輸出負(fù)極性信號(hào)，V4 正偏導(dǎo)通，V3 反偏截止， C5 經(jīng) V4 向負(fù)載 RL 放電（C5 起到負(fù)電源的作用），信號(hào)經(jīng) V4 放大后形成信號(hào)電流 iC4 ，并在 RL 兩端產(chǎn)生負(fù)半周輸出信號(hào)電壓vo。3.

11、3.電路的最大輸出功率：電路的最大輸出功率：LccLccomRVRVP822122W56. 088682L2omRVPcc解：解： 例例 在如圖所示的 OTL 功放電路中，已知8,V6LccRV求：求：該電路的最大輸出功率。+ + + + R6 +Vcc R5 C2 V3 R4 C4 R1 V2 V4 V1 RL vo C1 vi R2 R3 C3 LccCmccCEOBRRVIVV 2LccCmccCEOBRRVIVV24. 2. 3 功放器件的選用和安全使用常識(shí)功放器件的選用和安全使用常識(shí) 1 1功放管的選用功放管的選用（3）對(duì)于 OCL 和 OTL 功放電路，功放管選用時(shí)應(yīng)注意配對(duì)原則。（1）OCL 功放電路：（2）OTL 功放電路：（4）集電極損耗功率應(yīng)低于PCM 。 2. 2. 功放管安全使用常識(shí)功放管安全使用