電工技術(shù)電子技術(shù)清華28課件

1、第28講海南風(fēng)光此課件及“海南風(fēng)光”封面屬清華大學(xué)唐慶玉創(chuàng)作，如發(fā)現(xiàn)剽竊，必究法律責(zé)任！11.3.1 概述11.3.2 變壓器耦合功率放大電路11.3.3 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路原理11.3.4 無(wú)輸出變壓器(OTL)的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路11.3.5 無(wú)輸出電容(OCL)的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路11.3.6 實(shí)際功放電路11.3.7 集成功率放大器(教材12.8)11.3 功率放大電路功率放大電路7/28/2022電工電子技術(shù)例： 擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用： 用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。 11.3.1 概述功率放大電壓放大信號(hào)提取7/28/

2、2022電工電子技術(shù)分析功放電路應(yīng)注意的問(wèn)題(1) 功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過(guò)晶體管的極限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICMPCMUCEMIcuce7/28/2022電工電子技術(shù)(2) 電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。(3) 電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少 晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。Pomax : 負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。PE ： 電源提供的直流功率。7/28/2022電工電子技術(shù)答：不合適，因?yàn)樾侍?。 uotuo射極輸出器輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，可以用做功率放大器嗎？問(wèn)題討論:ibuceQIcUS

3、C /REUSCRbuoUSCuiRE7/28/2022電工電子技術(shù)射極輸出器效率低的原因 ：一般射隨靜態(tài)工作點(diǎn)（Q）設(shè)置較高（靠近負(fù)載線的中部），信號(hào)波形正負(fù)半周均不失真 。電路中存在的靜態(tài)電流（ICQ），在晶體管和射極電阻中造成較大靜態(tài)損耗，致使效率降低。設(shè)Q點(diǎn)正好在負(fù)載線中點(diǎn)，若忽略晶體管的飽和壓降，則有：UCEQ = 0.5USC ； ICQ =0.5USC /RE。ESCCQSCERUIUP2/2=OPESCESCRURU8)22/(22=UCEQ2ICQ2=7/28/2022電工電子技術(shù)如何解決效率低的問(wèn)題？辦法：降低Q點(diǎn)但又會(huì)引起截止失真既降低Q點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的辦法：采用推

4、挽輸出電路，或互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出器7/28/2022電工電子技術(shù)11.3.2 變壓器耦合推挽功率放大電路輸入變壓器：將輸入信號(hào)分成兩個(gè)大小相等相位相反的信號(hào)，分別送兩個(gè)放大器的基極，使T1、T2輪流導(dǎo)通。輸出變壓器：將兩個(gè)集電極輸出信號(hào)合為一個(gè)信號(hào)，耦合到副邊輸出給負(fù)載。放大器：由兩個(gè)共射極放大器組成，兩個(gè)三極管的射極接在一起，+USCT1T2RLiLuiReRb2Rb17/28/2022電工電子技術(shù)直流通道USCT1T2RLiLuiReRb2Rb1USCT1T2ReRb2Rb1變壓器線圈對(duì)于直流相當(dāng)于短路對(duì)于任何一個(gè)三極管都是靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共射極放大器USCT1ReRb2Rb1兩個(gè)三極管的靜

5、態(tài)工作點(diǎn)都設(shè)在剛剛超過(guò)死區(qū), IB很小,IC也很小,降低直流功耗。Q7/28/2022電工電子技術(shù)交流通道ib1ui0ui 0VT1導(dǎo)通，T2截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式。7/28/2022電工電子技術(shù)ui-USCT1T2uo+USCRLiL輸入輸入波形圖uiuououo 交越失真死區(qū)電壓7/28/2022電工電子技術(shù)ui-USCT1T2uo+USCRLiL(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零；(2) 每管導(dǎo)通時(shí)間于半個(gè)周期 ； (3) 存在交越失真。 特點(diǎn)：7/28/2022電工電子技術(shù)二、最

6、大輸出功率及效率的計(jì)算假設(shè) ui 為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)輸出達(dá)到最大值。ULmax負(fù)載上得到的最大功率為：iL-USCRLuiT1T2UL+USC若忽略晶體管的飽和壓降，則負(fù)載（RL)上的電壓和電流分別為：7/28/2022電工電子技術(shù)電源提供的直流平均功率計(jì)算： 每個(gè)電源中的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為:兩個(gè)電源提供的總功率為：USC1 =USC2 =USCtic127/28/2022電工電子技術(shù)效率為：7/28/2022電工電子技術(shù)OTL: Output TransformerLessOCL: Output CapacitorLess互補(bǔ)對(duì)稱功放的類(lèi)型： 互補(bǔ)

7、對(duì)稱功放的類(lèi)型 無(wú)輸出變壓器形式 （ OTL電路）無(wú)輸出電容形式 （ OCL電路）7/28/2022電工電子技術(shù)11.3.4 無(wú)輸出變壓器的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路一、特點(diǎn)1. 單電源供電；2. 輸出加有大電容。二、靜態(tài)分析則 T1、T2 特性對(duì)稱，令：USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC7/28/2022電工電子技術(shù)三、動(dòng)態(tài)分析若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（UC相當(dāng)于電源）RLuiT1T2+USCCAUL+-時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；時(shí)，T1截止、 T2導(dǎo)通。設(shè)輸入端在0.5USC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信

8、號(hào)7/28/2022電工電子技術(shù)四、輸出功率及效率若忽略交越失真的影響，且 ui 幅度足夠大。則：LSCLSCLRUIUU22maxmax=，uLULmaxuitt7/28/2022電工電子技術(shù)D1D2ui+USCRLT1T2T3CRARe1Re2實(shí)用OTL互補(bǔ)輸出功放電路調(diào)節(jié)R,使靜態(tài)UA=0.5USCD1 、 D2使b1和b2之間的電位差等于2個(gè)二極管正向壓降，克服交越失真Re1 、 Re2：電阻值12，射極負(fù)反饋電阻，也起限流保護(hù)作用b1b27/28/2022電工電子技術(shù)增加對(duì)稱的負(fù)電源-USC，使靜態(tài)時(shí)的A點(diǎn)電位為011.3.5 無(wú)輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路RLuiT1T2+USCCA

9、UL+-UC+USC-USCuiiLRLT1T2AOTL電路OCL電路7/28/2022電工電子技術(shù) tuo交越失真ui t+USC-USCuiiLRLT1T2A存在交越失真OCL電路7/28/2022電工電子技術(shù)1.克服交越失真的措施：R1D1D2R2 靜態(tài)時(shí): T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、 D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)；動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè) ui 加入正弦信號(hào)。正半周 T2 截止，T1 基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2 基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。+USC-USCULuiiLRLT1T2電路中增加 R1、D1、D2、R2支路7/

10、28/2022電工電子技術(shù)uB1tUTtiBIBQ波形關(guān)系：ICQiCuBEiBib特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流 ICQ 、IBQ 。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。 iCQuceUSC /REUSCIBQ7/28/2022電工電子技術(shù)為更換好地和T1、T2兩發(fā)射結(jié)電位配合，克服交越失真電路中的D1、D2兩二極管可以用UBE電壓倍增電路替代。2. UBE電壓倍增電路B1B2+-BER1R2UIBI 合理選擇R1、R2大小，B1、B2間便可得到 UBE 任意倍數(shù)的電壓。 圖中B1、B2分別接T1、T2的基極。假設(shè)I IB，則7/28/2022電工電子技術(shù)3. 電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的：

11、擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。cbeT1T2ibicbecibic 1 2晶體管的類(lèi)型由復(fù)合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibicbecibic復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型7/28/2022電工電子技術(shù)改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路： T1：電壓推動(dòng)級(jí) T2、R1、R2： UBE倍增電路 T3、T4、T5、T6： 復(fù)合管構(gòu)成的輸出級(jí)準(zhǔn)互補(bǔ) 輸出級(jí)中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T67/28/2022電工電子技術(shù)集成運(yùn)放內(nèi)部的功率放大器T5T6RC3RE2RLRC4RE3T7T9T8T4R2R1T3R3RC1T1RC2T2-+RE

12、4RE5T11T10+UCC-UEE第1級(jí)：差動(dòng)放大器第2級(jí)：差動(dòng)放大器第3級(jí)：?jiǎn)喂芊糯笃鞯?級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器7/28/2022電工電子技術(shù)11.3.6 實(shí)際功放電路這里介紹一個(gè)實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。其中主要環(huán)節(jié)有 ： (1) 恒流源式差動(dòng)放大輸入級(jí)（T1、T2、T3）；(2) 偏置電路（R1、D1、D2）；(3) 恒流源負(fù)載（T5）；(4) OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放輸出級(jí)（T7、T8、T9、 T10）；(5) 負(fù)反饋電路（Rf、C1、Rb2構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋）； (6) 共射放大級(jí)（T4）；(7) 校正環(huán)節(jié)（C5、R4）；(8) UBE倍增電路（T6、R2、R3）；(9) 調(diào)整輸出級(jí)

13、工作點(diǎn)元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。7/28/2022電工電子技術(shù)+24VuiRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差動(dòng)放大級(jí)反饋級(jí)偏置電路共射放大級(jí)UBE倍增電路恒流源負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí)保險(xiǎn)管負(fù)載實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路：RC低通7/28/2022電工電子技術(shù) 11.3.7 集成功率放大器特點(diǎn)：工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。集成功放LM384：生產(chǎn)廠家：美國(guó)半導(dǎo)體器件公司電路形式：OTL輸出功率：8負(fù)載上可得到5W功率電源電壓：最大為28V 7/28/2022電工電子技術(shù)集成功放 LM384管腳說(shuō)明:)12345 6789101112131414 - 電源端（ Vcc）3、4、5、7 - 接地端（ GND）10、11、12 - 接地端（GND）2、6 - 輸入端 （一般2腳接地） 8 - 輸出端 （經(jīng)500