第五章：功率放大電路

第五章功率放大電路1例1：

擴(kuò)音系統(tǒng)電壓放大功率放大

信號(hào)提取執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：做放大電路的輸出級(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。概述25.1功放電路的一般問題1.功放電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象

特點(diǎn)：

（1）功放電路的作用是要輸出盡可能大的不失真的輸出功率和盡可能高的輸出效率。

故其主要指標(biāo)是輸出功率和輸出效率。

（2）功放電路工作在大信號(hào)狀態(tài)，故分析方法采用圖解法。

3功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM

、VCEM

、PCM

。電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。管子的散熱問題功放電路的一般問題

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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（）。=PoPV100%Po:負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。PV

：電源提供的直流功率。5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？答：不合適，因?yàn)樾侍?。votvo問題討論ibRbvoVCCviREQicvceVCC

/REVCC6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（IC），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。*這種工作方式稱為甲類放大。72.功放電路提高效率的主要途徑

甲類放大器在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)都有電流流過。效率最高達(dá)50%。甲乙類放大器在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)半個(gè)周期以上有電流流過。乙類放大器在整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)半個(gè)周期有電流流過。82.功放電路提高效率的主要途徑

功放電路提高效率的方法：減小IC,使管子工作在乙類或甲乙類狀態(tài)。

存在問題：輸出波形嚴(yán)重失真。

解決辦法：采用兩個(gè)工作在乙類或甲乙類的互補(bǔ)管子。9

互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型

無輸出變壓器形式

（OTL電路）無輸出電容形式

（OCL電路）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩支晶體管，NPN、

PNP各一支；兩管特性一致。類型：5.2乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器10ic1ic2

靜態(tài)時(shí)：vi=0V,T1、T2均不工作vo

=0v。動(dòng)態(tài)時(shí)：vi

0vT1截止vi>

0vT1導(dǎo)通T2截止iL=ic1;vi-VCCT1T2vo+VCCRLiLiL=ic2

。T2導(dǎo)通**

T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，稱為乙類放大。1.電路組成（OCL電路）

11iBvBEVTvitQiCvceVCC

/REVCCib乙類放大的波形關(guān)系特點(diǎn)iBtiCt

靜態(tài)電流IC、IB等于零；每管導(dǎo)通時(shí)間于半個(gè)周期；存在失真。

122.分析計(jì)算

假設(shè)vi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。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：VomiL-VCCRLviT1T2vo+VCCT1、T2工作在射隨器狀態(tài)，當(dāng)輸入信號(hào)足夠大時(shí)：Vim=Vom=Vcem

=VCC-

VCESVCCIom

=Icm=VCC/RLAV113Po

=負(fù)載上得到的最大功率Pom為：Pom

=14管耗PT一個(gè)管的管耗PT1兩個(gè)管的管耗PT15直流電源供給的功率PV兩個(gè)管子消耗的功率負(fù)載得到的功率當(dāng)輸出電壓幅值達(dá)到最大，即VomVCC時(shí)電源供給的最大功率16效率當(dāng)VomVCC時(shí)，則：乙類互補(bǔ)功放的最大效率為78.5%173.功率BJT的選擇最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的Po、Pv、PT1隨Vom/VCC變化的關(guān)系曲線18功率BJT的選擇（1）每只BJT的最大允許管耗PCM必須大于

PT1m0.2Pom（3）通過BJT的最大集電極電流為VCC/RL，所選用BJT的ICM一般不宜低于此值。19各參數(shù)值均小于極限參數(shù)，故可安全工作。20克服交越失真交越失真的含義當(dāng)輸入信號(hào)vi為正弦波時(shí)，輸出信號(hào)在過零前后出現(xiàn)的失真便為交越失真。5.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路tvo交越失真vitiC1iC2+VCC-VCCvLiLRLT1T2vi21克服交越失真的措施：采用甲乙類互補(bǔ)功放電路uitUTtiBIBQ甲乙類放大的波形關(guān)系iCQuceUSC

/REUSCIBQICQiCuBEiBib存在較小的靜態(tài)電流ICQIBQ。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。

特點(diǎn)22iC1iC2+VCC-VCCvLiLRLT1T2viT3:前置放大極，共射組態(tài)。工作在甲類狀態(tài)。D1、D2:墊起起始電壓，靜態(tài)時(shí)為T1、T2提供微導(dǎo)通的偏置電壓。D1、D2、Rc3:T3集電極負(fù)載。T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1，D2的正向?qū)▔航担率箖晒芫幱谖⑷鯇?dǎo)通狀態(tài)；Re3D1D2Rc3T3vi1.甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路（OCL電路）

T1、T2：組成甲乙類互補(bǔ)功放。靜態(tài)時(shí)23iC1iC2+VCC-VCCvLiLRLT1T2*兩管導(dǎo)通時(shí)間均比半個(gè)周期大一些的工作方式稱為甲乙類放大。vi=0，T1、T2微導(dǎo)通iC1=-iC2，vL=0Vi>0，T1截止,T2導(dǎo)通Re3D1D2Rc3T3viVi<0，T2截止,T1導(dǎo)通iL=iC2vL=iC2RLiL=iC1vL=iC1RL偏置電壓不好調(diào)動(dòng)態(tài)時(shí)241.甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路（OTL電路）

ReD1D2Rc3DR1R2RLVCCvoviKC+++C1CeT1T2T3b1b2b3T3:前置放大極，共射組態(tài)。工作在甲類狀態(tài)。T1、T2：組成甲乙類互補(bǔ)功放。D1、D2:墊起起始電壓，使T1、T2靜態(tài)處于微導(dǎo)通。靜態(tài)時(shí)T1、T2兩管均處于微弱導(dǎo)通狀態(tài)。vi=0VK=VC=VCC/2vL=025ReD1D2Rc3DR1R2RLVCCvoviKC+++C1CeT1T2T3b1b2b3Vi正半周：T1截止,T2導(dǎo)通，有電流流過負(fù)載，VCC/2通過電容C放電。Vi負(fù)半周，T2截止，T1導(dǎo)通，有電流流過負(fù)載，同時(shí)給電容C充電。iL=iC2vL=iC2RLiL=iC1vL=iC1RL動(dòng)態(tài)時(shí)當(dāng)RLC（時(shí)間常數(shù)）足夠大，>>信號(hào)的最長(zhǎng)周期，其效果相當(dāng)于電壓為+VCC/2和-VCC/2的OCL電路。且計(jì)算時(shí)將公式中的VCC用VCC/2代替即可。26ReD1D2Rc3DR1R2RLVCCvoviKC+++C1CeT1T2T3b1b2b3該電路引入直流、交流電壓負(fù)反饋VKVB3IB3IC3VC3VK27此電路存在的問題：Vi負(fù)半周：b1點(diǎn)信號(hào)Rc3、vBE1的壓降的影響VK從而限制了ib不能太大，使T1的管壓降不能達(dá)到飽和，降低了正向輸出幅度。解決辦法：采取自舉措施，抬高D點(diǎn)電位，使VD>VCC。ReD1D2Rc3DR1R2RLVCCvoviKC+++C1CeT1T2T3b1b2b3C3R328ReD1D2Rc3DR1R2RLVCCvoviKC+++C1CeT1T2T3b1b2b3C3R3Vi=0時(shí)：帶自舉的單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路vD=VD=VCC-IC3R3vK=VK=VCC/2vC3=vD-vK=VCC/2-IC3R3因?yàn)镽3C3時(shí)間常數(shù)足夠大，則C3兩端電壓基本為常數(shù)，不隨vi變化。Vi負(fù)半周：T1通，vK

從VCC/2正向vD=vC3+vK

>VCCib

輸出幅度295.4集成功率放大器通用型低電壓音頻集成功放LM386電路組成：vivovi反相輸入端同相輸入端VCC地30vivoVCCvi輸入級(jí)中間級(jí)輸出級(jí)地31性能參數(shù)LM386電壓