第6章功率放大電路

1、功率放大電路功率放大電路一、功率放大的任務(wù)一、功率放大的任務(wù)輸出足夠大的功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載輸出足夠大的功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載（揚(yáng)聲器、伺服電機(jī)等（揚(yáng)聲器、伺服電機(jī)等）。）。二、功率放大的特殊問(wèn)題二、功率放大的特殊問(wèn)題1. 輸出電壓、電流幅度輸出電壓、電流幅度大大，三極管工作，三極管工作極限狀態(tài)極限狀態(tài)。2. 管子接近飽和或截止，輸出有一定非線性失真。管子接近飽和或截止，輸出有一定非線性失真。3. 需加散熱器，以提高管子承受較大管耗。需加散熱器，以提高管子承受較大管耗。4. 效率效率 = Pomax / PE 要高。性能分析以功率、管耗、要高。性能分析以功率、管耗、效率為主。效率為主。5. 采用圖解法分析功

2、率放大電路采用圖解法分析功率放大電路6.1 6.1 功率放大電路的要求與分類功率放大電路的要求與分類三、共發(fā)射極放大電路的效率問(wèn)題三、共發(fā)射極放大電路的效率問(wèn)題cecmaxoUIP +VCCRLC1+RBuce = uocemcm21UI CCCCCCEVIViP % 25/Emaxomax PP SuCE iCO tiCO QIcmUcem設(shè)設(shè)“Q”設(shè)置在設(shè)置在交流負(fù)載線中點(diǎn)交流負(fù)載線中點(diǎn)VCCIC S4四、功率放大電路工作狀態(tài)的分類四、功率放大電路工作狀態(tài)的分類放大電路的工作狀態(tài)放大電路的工作狀態(tài)甲類甲類( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 IC tiCO Icm 2 IC乙類乙類(

3、( ) ) tiCO Icm IC2 甲乙類甲乙類( ( 0 V1 導(dǎo)通導(dǎo)通 V2 截止截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0.2 PomICM VCC / RLU(BR)CEO 2VCC例例 已知：已知：VCC = VEE = 24 V，RL = 8 ，忽略，忽略 UCE( (sat) )； 求：求：Pom 以及此時(shí)的以及此時(shí)的 PDC、PC1，并選管。，并選管。)W(36822422LCC2om RVP 解解 PDC= 2V2CC / RL= 2 242 / ( 8) = 45.9 (W)(21oDCC1PPP = 0.5 (45.9 36) = 4.9 (

4、W)W( 2 . 7362 . 0m1C PU(BR)CEO 48 VICM 24 / 8 = 3 (A)可選：可選：U(BR)CEO = 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 WRLV1V2+VCC+ui +uo VEE6.2.2 OCL甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路 一、交越失真的問(wèn)題一、交越失真的問(wèn)題1. 問(wèn)題：?jiǎn)栴}：當(dāng)輸入電壓小于閾值電壓當(dāng)輸入電壓小于閾值電壓Uon時(shí)，時(shí)，三極管截止，引起三極管截止，引起 交越失真交越失真。交越失真交越失真輸入信號(hào)幅度越小越明顯輸入信號(hào)幅度越小越明顯 tiCO IC1 IC22. 克服交越失真的思路：克服交

5、越失真的思路：交越失真交越失真T1、T2有一段共同導(dǎo)通的時(shí)有一段共同導(dǎo)通的時(shí)間，流過(guò)負(fù)載的電流不失真。間，流過(guò)負(fù)載的電流不失真。RLV1V2+VCC+ui +uo VEE二、二、減少交越失真的措施減少交越失真的措施1. 利用二極管和電位器產(chǎn)生偏置電壓：利用二極管和電位器產(chǎn)生偏置電壓：RLR1D1D2T1T2+VCC+ui +uo VEET3R2+UB1B2UB1B2 給給 T1、T2 提供靜態(tài)電壓。提供靜態(tài)電壓。當(dāng)當(dāng) ui = 0 時(shí)，時(shí)，T1、T2 微導(dǎo)通微導(dǎo)通； IB1= IB2， IE1= IE2， IL= 0IB1IB2IE1IE2當(dāng)當(dāng) ui 0 ( ( 至至 ) )，T2 微導(dǎo)通微導(dǎo)

6、通 充分導(dǎo)通充分導(dǎo)通 微導(dǎo)通；微導(dǎo)通；T1 微導(dǎo)通微導(dǎo)通 截止截止 微導(dǎo)通。微導(dǎo)通。 2. 克服交越失真的其它電路克服交越失真的其它電路T1T2T3T4T1T2RtB1B2 21BBURTt)(212BE3CE3RRRUU 實(shí)際實(shí)際電路電路T4RL+VCC+uo T1T2T3 VEER*1R2R3R4T1T2T3R2R1RL+VCC+uo T1T2T3T4T5 VEE+ui R一、電路和工作原理一、電路和工作原理甲乙類單電源對(duì)稱功率放大電路甲乙類單電源對(duì)稱功率放大電路 OTLOTL電路電路( (O Output utput T Transformerransformerl lessess )

7、)K電容電容 C 的作用：的作用：(1)充當(dāng)充當(dāng) VCC / 2 電源電源(2) 耦合交流信號(hào)耦合交流信號(hào) 2 CCK/VU 當(dāng)當(dāng) ui = 0 時(shí)，時(shí)， 2 CCC/VU 當(dāng)當(dāng) ui 0 時(shí)時(shí), , T2 導(dǎo)通，導(dǎo)通，C 放電放電， T2 的等效電源電壓的等效電源電壓 0.5VCC。當(dāng)當(dāng) ui 80 dB7) ) 最大差模輸入電壓最大差模輸入電壓 UIdM共模輸入共模輸入 U IC 過(guò)大，過(guò)大，K CMR下降下降當(dāng)當(dāng) UId 過(guò)大時(shí)，反偏的過(guò)大時(shí)，反偏的 PN 結(jié)可能因反壓過(guò)大而被擊穿。結(jié)可能因反壓過(guò)大而被擊穿。NPN 管管 UIdM = 5 V橫向橫向 PNP 管管 UIdM = 30 V

8、CF741 為為 30 V8) )最大共模輸入電壓最大共模輸入電壓 UICM9) ) 最大輸出電壓幅度最大輸出電壓幅度 UOPP輸出級(jí)為輸出級(jí)為 OCL 電路電路一般比電源電壓小一個(gè)一般比電源電壓小一個(gè) UCE(sat)如電源電壓如電源電壓 15 V，U OPP 為為 13 14 VCF741 為為 13 V（二）集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng)（二）集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng) 1. 1. 集成運(yùn)放的封裝和引腳排列集成運(yùn)放的封裝和引腳排列封裝形式封裝形式: 金屬圓形、雙列直插式、扁平式金屬圓形、雙列直插式、扁平式封裝材料封裝材料: 陶瓷、金屬、塑料陶瓷、金屬、塑料例例: 塑封雙列直插式塑封雙列直插式( (DIP

9、) )CF741DIPDual In-Line Pakage2.2.集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng)集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng)（1）查閱手冊(cè)了解引腳的排列及功能；）查閱手冊(cè)了解引腳的排列及功能；（2）檢查接線有否錯(cuò)誤或虛連，輸出端不能與地、電）檢查接線有否錯(cuò)誤或虛連，輸出端不能與地、電 源短路；源短路；（3）輸入信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)小于）輸入信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)小于 UIdM 和和 UICM，以防阻塞或損，以防阻塞或損 壞器件；壞器件；（4）電源不能接反或過(guò)高，拔器件時(shí)必須斷電；）電源不能接反或過(guò)高，拔器件時(shí)必須斷電；（5） 輸入端外接直流電阻要相等，小信號(hào)高精度直流輸入端外接直流電阻要相等，小信號(hào)高精度直流 放大需調(diào)零。放大需調(diào)零。

10、二、二、LM386 集成功放及其應(yīng)用集成功放及其應(yīng)用1. 典型應(yīng)用參數(shù)：典型應(yīng)用參數(shù)：直流電源：直流電源： 4 12 V額定功率：額定功率： 660 mW帶帶 寬：寬： 300 kHz輸入阻抗：輸入阻抗： 50 k 12348765引腳圖引腳圖2. 內(nèi)部電路內(nèi)部電路V1、V6：V3、V5：V2、V4：射級(jí)跟隨器，高射級(jí)跟隨器，高 Ri雙端輸入單端輸出差分電路雙端輸入單端輸出差分電路恒流源負(fù)載恒流源負(fù)載V7 V12： 功率放大電路功率放大電路1. 8 開路時(shí)，開路時(shí)， Au = 20( (負(fù)反饋?zhàn)顝?qiáng)負(fù)反饋?zhàn)顝?qiáng)) )1. 8 交流短路交流短路 Au = 200( (負(fù)反饋?zhàn)钊踟?fù)反饋?zhàn)钊? )V7

11、為驅(qū)動(dòng)級(jí)為驅(qū)動(dòng)級(jí)( (I0 為恒流源負(fù)載為恒流源負(fù)載) )V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真V8、V10 構(gòu)成構(gòu)成 PNP 準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電壓串電壓串聯(lián)負(fù)反聯(lián)負(fù)反饋饋 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 10 .047 F+VCC63. 典型應(yīng)用電路典型應(yīng)用電路輸出電容輸出電容( (OTL) )頻率補(bǔ)償，抵消電頻率補(bǔ)償，抵消電 感高頻的不良影響感高頻的不良影響防止自激等防止自激等調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)三、三、DG810 集成功放及其應(yīng)用集成功放及其應(yīng)用 標(biāo)準(zhǔn)音頻功率放大標(biāo)準(zhǔn)音頻功率放大功率

12、大、噪聲小、頻帶寬、功率大、噪聲小、頻帶寬、工作電源范圍寬、有保護(hù)電路工作電源范圍寬、有保護(hù)電路輸出電容輸出電容輸入輸入偏置偏置交流負(fù)反饋交流負(fù)反饋頻率補(bǔ)償，防自激等頻率補(bǔ)償，防自激等自舉電容自舉電容頻率補(bǔ)償頻率補(bǔ)償防自激等防自激等VCC = 15 V 時(shí)時(shí)輸出功率輸出功率 6 W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65 F100 k .01 F100 F1000 pF0.1 F4 56 4 700 pF10100 F100 F100 R3R21000 F100 FC101 電源濾波電源濾波四、四、TD2040 集成功放及其應(yīng)用集成功放及其應(yīng)用 特點(diǎn)：特

13、點(diǎn)： 輸出短路保護(hù)、自動(dòng)限制功耗、有過(guò)熱關(guān)機(jī)保護(hù)輸出短路保護(hù)、自動(dòng)限制功耗、有過(guò)熱關(guān)機(jī)保護(hù)參數(shù)：參數(shù)： 直流電源：直流電源： 2.5 20 V開環(huán)增益：開環(huán)增益：80 dB功率帶寬：功率帶寬：100 kHz輸入阻抗：輸入阻抗：50 k 輸出功率：輸出功率：22 W ( (RL = 4 ) )雙電源雙電源( (OTL) )應(yīng)用應(yīng)用電源濾波電源濾波頻率補(bǔ)償頻率補(bǔ)償防自激等防自激等輸出功率可輸出功率可大于大于 15 W交流電交流電壓串聯(lián)壓串聯(lián)負(fù)反饋負(fù)反饋R1C2220 k 680 22 FR3R2ui12435C1C7C3C4C5C61 F22 k 220 F220 F0.1 F4 5 +VCC( (16 V) )20400.01 F0.1 F VEE( 16 V)R4大電容濾除低頻成分大電容濾除低頻成分小電容濾除高頻