第06章功率放大電路

1、 6.1功率放大概念功率放大概念 本章小結(jié)本章小結(jié)第六章功率放大電路6.2OTL 電路組成特點(diǎn)及工作原理電路組成特點(diǎn)及工作原理6.3集成功放器件及應(yīng)用電路集成功放器件及應(yīng)用電路 6.1.1對(duì)功率放大器的要求對(duì)功率放大器的要求6.1功率放大概念功率放大概念2放大器的效率要高放大器的效率要高功率放大器的效率功率放大器的效率 ： 1輸出足夠的功率輸出足夠的功率。在保證功率管安全工作的前提下，功率放大器的最大輸在保證功率管安全工作的前提下，功率放大器的最大輸出功率受到允許失真的限制，允許失真越小，最大輸出功率出功率受到允許失真的限制，允許失真越小，最大輸出功率也越小。也越小。%PP100dO ；P0功

2、率放大器的交流輸出功率。功率放大器的交流輸出功率。Pd功率放大器的直流電源提供的直流功率。功率放大器的直流電源提供的直流功率。效率與放大器的種類(lèi)有關(guān)，種類(lèi)不同，效率也不同。效率與放大器的種類(lèi)有關(guān)，種類(lèi)不同，效率也不同。 6.1功率放大概念功率放大概念 3失真要小失真要?。?）加散熱措施以控制結(jié)溫）加散熱措施以控制結(jié)溫（2）加保護(hù)電路以保護(hù)功率管）加保護(hù)電路以保護(hù)功率管由于功率放大器工作在由于功率放大器工作在大信號(hào)狀態(tài)，功放管的電壓、大信號(hào)狀態(tài)，功放管的電壓、電流變化幅度大，超出晶體電流變化幅度大，超出晶體管特性曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍，產(chǎn)管特性曲線(xiàn)的線(xiàn)性范圍，產(chǎn)生非線(xiàn)性失真，嚴(yán)重時(shí)還將生非線(xiàn)性失真，嚴(yán)重

3、時(shí)還將產(chǎn)生幅度失真，如圖（產(chǎn)生幅度失真，如圖（a）所）所示。在常用的乙類(lèi)推挽功率示。在常用的乙類(lèi)推挽功率放大器中，還會(huì)產(chǎn)生交越失放大器中，還會(huì)產(chǎn)生交越失真。如圖（真。如圖（b）所示。）所示。4功率管要安全工作功率管要安全工作 1功率放大器的種類(lèi)功率放大器的種類(lèi)6.1.2功率放大器的種類(lèi)和型式功率放大器的種類(lèi)和型式 （1）甲類(lèi)甲類(lèi)：Q 點(diǎn)在放大區(qū)的中間部位。當(dāng)輸入正弦信點(diǎn)在放大區(qū)的中間部位。當(dāng)輸入正弦信號(hào)時(shí)，功放管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)均導(dǎo)通。號(hào)時(shí)，功放管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)均導(dǎo)通。（2）乙類(lèi)乙類(lèi)：Q 點(diǎn)在放大區(qū)與截止區(qū)的交界處。當(dāng)輸入點(diǎn)在放大區(qū)與截止區(qū)的交界處。當(dāng)輸入正弦信號(hào)時(shí)，功放管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)半

4、周導(dǎo)通，半周截止。正弦信號(hào)時(shí)，功放管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)半周導(dǎo)通，半周截止。（3）甲乙類(lèi)甲乙類(lèi)：Q 點(diǎn)位置略高于乙類(lèi)，但低于甲類(lèi)。當(dāng)點(diǎn)位置略高于乙類(lèi)，但低于甲類(lèi)。當(dāng)輸入正弦信號(hào)時(shí)，功放管導(dǎo)通大于半周。輸入正弦信號(hào)時(shí)，功放管導(dǎo)通大于半周。6.1功率放大概念功率放大概念 2功率放大器的電路型式功率放大器的電路型式（1）單管功率放大器單管功率放大器一個(gè)功放管，工作在甲類(lèi)，一個(gè)功放管，工作在甲類(lèi)，功放管與輸入信號(hào)源，功放管與輸出負(fù)載，都采用變壓器耦功放管與輸入信號(hào)源，功放管與輸出負(fù)載，都采用變壓器耦合電路。合電路。 （2）推挽功率放大器推挽功率放大器兩個(gè)配對(duì)功放管，工作在甲兩個(gè)配對(duì)功放管，工作在甲類(lèi)或乙類(lèi)

5、，輸入輸出負(fù)載都采用變壓器耦合電路。類(lèi)或乙類(lèi)，輸入輸出負(fù)載都采用變壓器耦合電路。（3）互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式推挽功率放大器互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)式推挽功率放大器兩個(gè)配對(duì)功放管，兩個(gè)配對(duì)功放管，工作在甲類(lèi)或乙類(lèi)，無(wú)輸入輸出變壓器，故稱(chēng)為工作在甲類(lèi)或乙類(lèi)，無(wú)輸入輸出變壓器，故稱(chēng)為 OTL電路。電路。6.1功率放大概念功率放大概念 6.2.1雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理1電路基本結(jié)構(gòu)電路基本結(jié)構(gòu)圖（圖（a）是雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路的基本形式，簡(jiǎn)稱(chēng)）是雙電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路的基本形式，簡(jiǎn)稱(chēng) OCL電路。電路。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1） V1：NPN。 V2：PNP 。V1 V2互補(bǔ)

6、對(duì)稱(chēng)。互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)。（2）兩個(gè)晶體管特性對(duì)稱(chēng)，）兩個(gè)晶體管特性對(duì)稱(chēng)，都工作在乙類(lèi)狀態(tài)。都工作在乙類(lèi)狀態(tài)。 2工作原理工作原理（2）輸入信號(hào)到達(dá)電路輸）輸入信號(hào)到達(dá)電路輸入端時(shí)入端時(shí)（1）vi = 0 時(shí)時(shí)，V1V2 截止，截止，iC1 = iC2 = 0 兩管均無(wú)偏置，兩管兩管均無(wú)偏置，兩管基極電流均為零而截止?；鶚O電流均為零而截止。 vi 0 ，V1 導(dǎo)通，導(dǎo)通，V2 截止。截止。RL 上得到被放大的正半上得到被放大的正半周電流信號(hào)，如圖（周電流信號(hào)，如圖（b）實(shí)線(xiàn)所示。）實(shí)線(xiàn)所示。6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 在一個(gè)周期內(nèi)，兩管輪流在一個(gè)周期內(nèi)，兩管輪流導(dǎo)通，負(fù)載上得到

7、一個(gè)完整的導(dǎo)通，負(fù)載上得到一個(gè)完整的正弦波。正弦波。 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路：若、兩管對(duì)稱(chēng)（：若、兩管對(duì)稱(chēng)（ 值和飽和壓降等參值和飽和壓降等參數(shù)一致）且交替工作，互為補(bǔ)充，這種電路稱(chēng)為互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電數(shù)一致）且交替工作，互為補(bǔ)充，這種電路稱(chēng)為互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路。單電源供電的路。單電源供電的 OCL 電路又稱(chēng)電路又稱(chēng) OTL 電路，但該電路與電路，但該電路與輸出回路中需要有一個(gè)大的電解電容來(lái)替代另一個(gè)電壓。輸出回路中需要有一個(gè)大的電解電容來(lái)替代另一個(gè)電壓。 6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 3實(shí)用實(shí)用 OCL 電路電路（1）上述波形在輸出波形正負(fù)半周的交界處造成）上述波形在輸出波形正負(fù)

8、半周的交界處造成的波形失真，稱(chēng)交越失真。如圖所示。的波形失真，稱(chēng)交越失真。如圖所示。產(chǎn)生原理：功率管存在導(dǎo)通電壓。產(chǎn)生原理：功率管存在導(dǎo)通電壓。 6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 （2）實(shí)用電路）實(shí)用電路思考題思考題：用電阻取代：用電阻取代 VD4如何？即如何？即 VD4 的作用是的作用是什么？什么？使兩管處于甲乙類(lèi)工作使兩管處于甲乙類(lèi)工作狀態(tài)，即微導(dǎo)通狀態(tài)，由于狀態(tài)，即微導(dǎo)通狀態(tài)，由于R1、VD4 的存在，只要偏置的存在，只要偏置合適，它即可相互補(bǔ)償，消合適，它即可相互補(bǔ)償，消除交越失真，在負(fù)載上得到除交越失真，在負(fù)載上得到不失真的正弦波。不失真的正弦波。6.2OTL電路

9、組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 1基本電路基本電路6.2.2單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路單電源互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路與與 OCL 電路電路相比，省去了負(fù)電相比，省去了負(fù)電源，輸出端加接了源，輸出端加接了一個(gè)大容量電容器。一個(gè)大容量電容器。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 v1 0 0 ， V1 截止，截止， V2 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 RL 上得到被放大上得到被放大的負(fù)半周電流信號(hào)，的負(fù)半周電流信號(hào)，C 放電。放電。 v1 0 0， V1 導(dǎo)通，導(dǎo)通， V2 截止。截止。 RL 上得到被放大上得到被放大的正半周電流信號(hào)，的正半周電流信號(hào)，C 充電。充電。在一個(gè)周期內(nèi)，兩只管子輪流放

10、大正負(fù)半周電流信號(hào)，實(shí)在一個(gè)周期內(nèi)，兩只管子輪流放大正負(fù)半周電流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)完整周期波形完整周期波形。電容。電容 C 不僅耦合輸出信號(hào)，還起到負(fù)電源的不僅耦合輸出信號(hào)，還起到負(fù)電源的作用。作用。2工作原理工作原理6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 3實(shí)用電路實(shí)用電路V1：激勵(lì)級(jí)，向激勵(lì)級(jí)，向 V2、 V3 組成的互補(bǔ)組成的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路提供激勵(lì)對(duì)稱(chēng)電路提供激勵(lì)信號(hào)。信號(hào)。 R1：為：為 V1 的偏的偏置電阻，與輸出端置電阻，與輸出端相連，起交、直流相連，起交、直流負(fù)反饋?zhàn)饔?。?fù)反饋?zhàn)饔谩?C1 、 R3 ：組成具有升壓功能的自舉電路。只要：組成具有升壓功能的自舉電路。只要 C1

11、 足夠大，足夠大，其上交流電壓很小，因而其上交流電壓很小，因而 C 點(diǎn)電位跟隨輸出點(diǎn)電位跟隨輸出 O 點(diǎn)電位而變化，點(diǎn)電位而變化，相當(dāng)于相當(dāng)于 V1 管的電流供電電壓自動(dòng)升高，確保管的電流供電電壓自動(dòng)升高，確保 V1 管輸出足夠的激管輸出足夠的激勵(lì)電壓。勵(lì)電壓。 6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 4采用復(fù)合管的采用復(fù)合管的 OTL 電路電路（1）復(fù)合管：指用兩只或多只三極管按一定規(guī)律的組合，）復(fù)合管：指用兩只或多只三極管按一定規(guī)律的組合，等效成一只三極管。如圖所示。等效成一只三極管。如圖所示。6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 復(fù)合管組織的原則：復(fù)合管組織

12、的原則： 保證參與復(fù)合的每只管子三個(gè)電極的電流按各自的保證參與復(fù)合的每只管子三個(gè)電極的電流按各自的正確方向流動(dòng)。正確方向流動(dòng)。 復(fù)合管的類(lèi)型取決于前一只管子。復(fù)合管的類(lèi)型取決于前一只管子。 6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 復(fù)合管提高了電流復(fù)合管提高了電流放大倍數(shù)，增大了穿透放大倍數(shù)，增大了穿透電流，穩(wěn)定性變差。改電流，穩(wěn)定性變差。改進(jìn)電路如圖所示。進(jìn)電路如圖所示。由兩只三極管組由兩只三極管組成的復(fù)合管的電流放成的復(fù)合管的電流放大倍數(shù)約為兩只管子大倍數(shù)約為兩只管子電流放大倍數(shù)系數(shù)的電流放大倍數(shù)系數(shù)的乘積。乘積。6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理 V3、V5

13、：組成組成 PNP 管管 。V2、V4：組成組成 NPN 管。管。 R9、 R10 ：負(fù)反饋電負(fù)反饋電阻，用于穩(wěn)定工作點(diǎn)和減阻，用于穩(wěn)定工作點(diǎn)和減小失真；小失真； C3、 C6：消振電容，消振電容，消除電路可能產(chǎn)生的自激；消除電路可能產(chǎn)生的自激； C2、 C6：組成自舉電組成自舉電路。路。 6.2OTL電路組成特點(diǎn)工作原理電路組成特點(diǎn)工作原理（2）實(shí)用電路）實(shí)用電路復(fù)合管的復(fù)合管的 OTL 實(shí)用電路如圖所示。實(shí)用電路如圖所示。 6.3.1集成功放器件的性能及主要參數(shù)集成功放器件的性能及主要參數(shù)它 是 帶 散它 是 帶 散熱片的熱片的 14 腳雙腳雙排直插式塑料排直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)。封裝結(jié)構(gòu)。

14、4100 系列集成電路引腳分布及符號(hào)如圖所示。系列集成電路引腳分布及符號(hào)如圖所示。（1）外形圖與引出腳）外形圖與引出腳14100 系列音頻功放集成電路系列音頻功放集成電路6.3集成功放器件及應(yīng)用集成功放器件及應(yīng)用 （2）典型工作電壓）典型工作電壓引腳工作電壓的典型值如表所示。在使用中，測(cè)量引腳的引腳工作電壓的典型值如表所示。在使用中，測(cè)量引腳的直流電壓，再與其典型值比較，是判斷集成電路工作是否正常直流電壓，再與其典型值比較，是判斷集成電路工作是否正常的有效方法。的有效方法。（1）STK4101 系列功放厚膜集成電路簡(jiǎn)介系列功放厚膜集成電路簡(jiǎn)介STK4101 系列音響集成電路廣泛應(yīng)用于組合音響中

15、作立系列音響集成電路廣泛應(yīng)用于組合音響中作立體聲功率放大。具有輸出功率大、失真小、性能穩(wěn)定、精度高、體聲功率放大。具有輸出功率大、失真小、性能穩(wěn)定、精度高、耐熱性好、外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。電路參數(shù)可參考表。耐熱性好、外圍電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。電路參數(shù)可參考表。（2）STK4145 音響厚膜集成電路音響厚膜集成電路2STK4101 系列功放厚膜集成電路系列功放厚膜集成電路6.3集成功放器件及應(yīng)用集成功放器件及應(yīng)用 1用用 DG4100 集成電路組成的集成電路組成的 OTL 功率放大電路功率放大電路6.3.2集成功放的典型應(yīng)用電路集成功放的典型應(yīng)用電路該應(yīng)用電路可作為收音機(jī)的整個(gè)低頻放大和功率放大電路，該應(yīng)用電路可作為收音機(jī)的整個(gè)低頻放大和功率放大電路，其輸入端可直接與收音機(jī)的檢波輸出端相接。其輸入端可直接與收音機(jī)的檢波輸出端相接。4100 系列集成電路系列集成電路還可作為收錄機(jī)、電唱機(jī)等的功率放大電路。還可作為收錄機(jī)、電唱機(jī)等的功率放大電路。 6.3集成功放器件及應(yīng)用集成功放器件及應(yīng)用 用用 STK4145 厚膜集成電路組成厚膜集成電路組成的立體聲功放電路的立體聲功放電路如圖所示。如圖所示。2用用 STK4145 厚膜集成電路組成的立體聲功放電路厚膜集成電路組成的立體聲功放電路6.3集成功放器件及應(yīng)用集成功放器件及應(yīng)用 本章小結(jié)本章小結(jié)1功率放大器的要求：（功率放大