《模擬電子線路》第八章功率放大電路

1、第8章 功率放大電路（1）了解功率放大電路的類型及特點(diǎn)。（2）了解功率放大電路最大輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的分析方法。（3）掌握乙類推挽功率放大器的電路組成、工作原理、分析方法和性能特點(diǎn)。18.1 功率放大電路的特點(diǎn)與分類 一、特點(diǎn)(1) 給負(fù)載提供足夠大的功率。(3) 非線性失真要小 。(2) 能量轉(zhuǎn)換效率要高。以提供給負(fù)載足夠大的功率為主要目標(biāo)的放大器。(4) 要考慮功放管的安全工作問題。 (5) 采用圖解分析方法 。 在效率高、非線性失真小、安全工作的前提下，向負(fù)載提供足夠大的功率。2圖8.1功率放大電路的工作情況 (a)甲類(導(dǎo)通角為180)非線性失真小，但能量轉(zhuǎn)換效率太低。理想情況下信號在

2、一周內(nèi)變化，管子均導(dǎo)通。二、工作狀態(tài)分類3 (b)乙類(導(dǎo)通角為90)圖8.1功率放大電路的工作情況非線性失真大，但能量轉(zhuǎn)換效率很高。可通過改進(jìn)電路結(jié)構(gòu)，減小非線性失真。理想情況下工作點(diǎn)Q選在截止點(diǎn)，管子只有半周導(dǎo)通，另外半周截止。4 (c)甲乙類(導(dǎo)通角為90180)圖8.1功率放大電路的工作情況可克服交越失真，性能與乙類功放類似。工作點(diǎn)Q靠近截止點(diǎn)，管子半周以上導(dǎo)通。5(d)丙類(導(dǎo)通角小于90)圖8.1功率放大電路的工作情況主要用于高頻功放中。進(jìn)一步提高能量轉(zhuǎn)換效率。工作點(diǎn)Q選在截止點(diǎn)下面，信號導(dǎo)通角小于906圖8.2(a) 變壓器耦合單管甲類功放電路 8.2 甲類功率放大電路一、電路變

3、壓器耦合，在ICQ一定時，通過調(diào)整變壓比，使負(fù)載獲得最大功率。7圖8.2(b)變壓器耦合單管甲類功放電路的交、直流負(fù)載線 81.電源供出功率PEPE固定不變，與交流信號的大小或有無均無關(guān)。二、功率與效率的計算9最佳負(fù)載情況下： 2.電路輸出功率 PO103. 管子功耗PT 4. 能量轉(zhuǎn)換效率當(dāng)Ucm(max)=UCC,Icm(max)=ICQ時，效率達(dá)到最高11 8.3 互補(bǔ)推挽乙類功率放大電路OTL、OCL、BTL、變壓器耦合式等。OTL：Output transformerlessOCL：Output capacitorlessBTL：Balanced transformerless（橋式

4、推挽電路）12圖8.3 互補(bǔ)推挽乙類功率放大電路的原理電路8.3.1雙電源互補(bǔ)推挽乙類功率放大電路(OCL電路) 一、電路結(jié)構(gòu)及工作原理 13二、 功率與效率的計算圖8.4 互補(bǔ)推挽乙類功放的輸出特性14圖8.4 互補(bǔ)推挽乙類功放的輸出特性15圖8.4 互補(bǔ)推挽乙類功放的輸出特性161.輸出交流功率PoV1、V2為半周工作，負(fù)載電流為完整的正弦波。17信號增大，Uom增大，電壓利用率也增大。若忽略集電極飽和電壓，則m=1，故令 稱之為電壓利用系數(shù)，那么18當(dāng)信號為零時，工作點(diǎn)接近于截止點(diǎn)，ICQ=0，電源不提供功率；而隨著信號的增大，iC增大，電源提供的功率也將隨之增大。這點(diǎn)與A類功放有本質(zhì)的

5、差別。2.電源提供的功率PE 19當(dāng)信號最大時，Uom(max)UCC，所以203.每管轉(zhuǎn)換能量的效率 當(dāng)信號最大，=1時，效率達(dá)到最高： 乙類的效率遠(yuǎn)比甲類的高。信號越大，效率越高。214.每個管子損耗PT可見，每個管子的損耗PT是輸出信號振幅的函數(shù)。將PT對Uom求導(dǎo)，可得出最大管耗PTm。令22得出，當(dāng) 時，每管的損耗最大 23三、功率管的選擇 1.管子的擊穿電壓U(BR)CEO242.管子允許的最大電流ICM253. 管子允許的最大功耗PCM管子允許的最大功耗例如要求最大輸出功率為10W時則只要選用兩個額定管耗大于2W的管子就可以了。26四、 乙類互補(bǔ)推挽功率放大電路的交越失真圖8.6

6、 交越失真27圖8.7消除交越失真的互補(bǔ)推挽電路28圖8.8 引入偏置后的合成轉(zhuǎn)移特性曲線及合成波形29（2）如果輸入信號增加到能提供最大不失真的功率輸出，求最大輸出功率電源此時提供的功率每管的管耗（3）求每管的最大管耗 。例8-1 OCL功放電路如圖8.9所示，設(shè)晶體管的飽和壓降可以忽略。（1）若輸入電壓有效值，求輸出功率 、電源提供的功率、以及每管的管耗； 圖8.9 例8-1圖30（1）（1）若輸入電壓有效值求輸出功率 電源提供的功率每管的管耗； 31（2）如果輸入信號增加到能提供最大不失真的功率輸出，求最大輸出功率（2）電源提供的功率每管的管耗32（3）338.3.2單電源互補(bǔ)推挽乙類功

7、率放大電路(OTL電路) 圖8.10單電源互補(bǔ)推挽乙類功率放大電路 OTL電路的性能指標(biāo)的計算公式與OCL電路一致，只需將公式中出現(xiàn)的 換成 即可。 34例8-2 OTL電路如圖8.11所示，已知 ， ,流過負(fù)載電阻的電流為 ,求（1）負(fù)載所獲得的功率（2）電源提供的平均功率（3）每管的管耗圖8.11 例8-2圖35（1）負(fù)載獲得功率 （2）電源提供的平均功率 （3）每管的管耗 36例8-3 如圖所示OTL電路，其中兩個0.5V的電壓源是為了克服交越失真。已知輸入電壓為正弦波，其最大有效值 Ui=10V ；電容C對交流信號可視為短路；三極管b-e之間的動態(tài)電壓可忽略不計。試求解輸出功率Po及此

8、時的；電容C對交效率。37解：,.38例8-4 功放電路如圖所示。(1)指出電路中的反饋通路，并判斷反饋組態(tài)；(2)估算電路在深度負(fù)反饋時的閉環(huán)電壓增益；(3)設(shè)晶體管的飽和壓降為0.5V，試求電路的最大輸出功率；(4)如要求輸出電壓Uom=8V，試求輸入信號Uim。 39解:(1)100k、1 k電阻構(gòu)成了互補(bǔ)乙類功放電路和運(yùn)放構(gòu)成的同相比例放大器之間的反饋通路。引入了級間電壓串聯(lián)負(fù)反饋。(2) 所以得，根據(jù)；(3)；。 (4) 因?yàn)?，所?08.4集成功率放大器 OTL、OCL電路均有各種不同電壓增益的多種型號的集成電路。只需外接少量元件，就可成為實(shí)用電路。 集成功率放大器廣泛用于音響、電

9、視和小電機(jī)的驅(qū)動方面。集成功放是在集成運(yùn)算放大器的電壓互補(bǔ)輸出級后，加入互補(bǔ)功率輸出級而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實(shí)際上也就是一個具有直接耦合特點(diǎn)的運(yùn)算放大器。它的使用方法原則上與集成運(yùn)算放大器相同。集成功放的優(yōu)點(diǎn)： 溫度穩(wěn)定性好，電源利用率高，功耗較低，非線性失真較小，內(nèi)部有各種保護(hù)電路。41LM386內(nèi)部電路第一級差分放大電路（雙入單出）第二級共射放大電路（恒流源作有源負(fù)載）第三級OTL功放電路輸出端應(yīng)外接輸出電容后再接負(fù)載。電阻R6從輸出端連接到T4的發(fā)射極形成反饋通道，并與R4和R5構(gòu)成反饋網(wǎng)絡(luò)，引入深度電壓串聯(lián)負(fù)反饋。42二、LM386的電壓放大倍數(shù)1.當(dāng)引腳1和8之間開路時433.當(dāng)引腳1和8之間對交流信號相當(dāng)于短路時Re24= R4 =0.15K，Auf100 2.當(dāng)引腳1和8之間外接電阻R時Re24= 0.15K+1.35K/1.2K0.79K，Auf19 44集成功放 LM386管腳說明:LM386引腳圖45集成功放 LM384 外部電路典型接法：調(diào)節(jié)音量電源濾波電容外接旁路電容低通濾波,去除高頻噪聲輸入信號輸出耦合大電容46作 業(yè)8.28.847功率放大器也可稱為多級放大器的功率輸出級。電壓放大器：一般電壓放大器為小信號放大器；以獲得電壓增益為主；主要考慮通頻帶等參數(shù)；功率放大器：為大信號放大器（單級）；以獲得功率增益為主（大電壓大電流）；主要考慮輸