第6章功率放大電路

第6

章功率放大電路一、功率放大的任務(wù)輸出足夠大的功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載（揚(yáng)聲器、伺服電機(jī)等）。二、功率放大的特殊問題1.輸出電壓、電流幅度大，三極管工作極限狀態(tài)。2.管子接近飽和或截止，輸出有一定非線性失真。3.需加散熱器，以提高管子承受較大管耗。4.效率

=Pomax

/PE

要高。性能分析以功率、管耗、效率為主。5.采用圖解法分析功率放大電路6.1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題+VCCRLC1+RBuce

=uouCE

iCO

tiCO

QIcmUcem設(shè)“Q”設(shè)置在交流負(fù)載線中點(diǎn)VCCIC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)甲類(=2)tiCO

Icm2ICtiCO

Icm2IC乙類(=)tiCO

IcmIC2甲乙類(

<<2)Q3uCE

iCO

tiCO

Q1Q22.乙類工作狀態(tài)失真大，靜態(tài)電流為零，管耗小，效率高。3.甲乙類工作狀態(tài)失真大，靜態(tài)電流小，管耗小，效率較高。1.甲類工作狀態(tài)失真小，靜態(tài)電流大，管耗大，效率低。類型與效率6.2.1乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路6.2.2甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路6.2OCL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路6.2.1乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路(OCL)(OCL—OutputCapacitorless)一、電路組成及工作原理RLV1V2+VCC+ui+uoVEEui

>0V1導(dǎo)通V2截止iC1io

=iE1=iC1,uO

=iC1RLui

<0V2導(dǎo)通V1截止iC1io

=iE2=iC2,uO

=iC2RL問題：當(dāng)輸入電壓小于死區(qū)電壓時(shí)，三極管截止，引起

交越失真。交越失真輸入信號(hào)幅度越小失真越明顯。ui

=0V1、V2截止二、功率和效率RLV1V2+VCC+ui+uoVEE二、功率和效率RLV1V2+VCC+ui+uoVEE1.輸出功率最大輸出功率2.電源功率PE=2V2CC/RL3.效率實(shí)際約為60%每只管子最大管耗為

0.2Pom4.管耗5.選管原則PCM>0.2PomICM>VCC/RLU(BR)CEO>2VCC例

已知：VCC=VEE=24V，RL=8，忽略UCE(sat)；

求：Pom

以及此時(shí)的PDC、PC1，并選管。[解]PDC=2V2CC/RL=2242//(8)=45.9(W)=0.5(45.936)=4.9(W)U(BR)CEO>48VICM>24/8=3(A)可選：U(BR)CEO=60100VICM=5APCM=1015WRLV1V2+VCC+ui+uoVEE6.2.2OCL甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功放電路一、交越失真的問題1.問題：當(dāng)輸入電壓小于閾值電壓Uon時(shí)，三極管截止，引起

交越失真。交越失真輸入信號(hào)幅度越小越明顯tiCO

IC1IC22.克服交越失真的思路：交越失真T1、T2有一段共同導(dǎo)通的時(shí)間，流過負(fù)載的電流不失真。RLV1V2+VCC+ui+uoVEE二、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：RLR1D1D2T1T2+VCC+ui+uoVEET3R2+UB1B2–UB1B2給T1、T2提供靜態(tài)電壓。當(dāng)ui

=0時(shí)，T1、T2

微導(dǎo)通；

IB1=–IB2，

IE1=–IE2，IL=0IB1IB2IE1IE2當(dāng)ui

<0(至)，T1

微導(dǎo)通

充分導(dǎo)通

微導(dǎo)通；T2

微導(dǎo)通

截止

微導(dǎo)通。當(dāng)ui

>0(至)，T2

微導(dǎo)通

充分導(dǎo)通

微導(dǎo)通；T1微導(dǎo)通

截止

微導(dǎo)通。

2.克服交越失真的其它電路T1T2T3T4T1T2RtB1B2實(shí)際電路T4RL+VCC+uoT1T2T3VEER*1R2R3R4T1T2T3R2R1RL+VCC+uoT1T2T3T4T5VEE+uiR一、電路和工作原理甲乙類單電源對(duì)稱功率放大電路

—OTL電路(OutputTransformerless

)K電容C的作用：充當(dāng)VCC/2電源(2)耦合交流信號(hào)當(dāng)

ui

=0時(shí)，當(dāng)ui

>0

時(shí),T2導(dǎo)通，C放電，T2的等效電源電壓0.5VCC。當(dāng)

ui

<

0時(shí),

T1導(dǎo)通，C充電，T1的等效電源電壓

+0.5VCC。RLRcV4+VCCV5T1T2CeReRb1Rb2+uo+ui+++C6.3OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路二、OCL和OTL的比較OCLOTL電源雙電源單電源信號(hào)交、直流交流頻率響應(yīng)好fL

取決于輸出耦合電容C電路結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單較復(fù)雜Pomax

復(fù)合管(達(dá)林頓管)的目的：實(shí)現(xiàn)管子參數(shù)的配對(duì)iB1(1+1)iB1(1+1)(1+2)B1=(1+1+2+12)iB1

1

2

rbe=rbe1+(1+1)rbe22(1+1)iB11iB1iBiCiE(1+2+12)iB1T1T2接有瀉放電阻的復(fù)合管：T1T2ICEO12ICEO1R瀉放電阻減小6.4用復(fù)合管的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路T1T2NPN+NPNNPNT1T2PNP+PNPPNPT1T2NPN+PNPNPNT1T2PNP+NPNPNP構(gòu)成復(fù)合管的規(guī)則：b1為

b，c1或e1接b2

，c2、e2為

c或e；2)

應(yīng)保證發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏；3)

復(fù)合管類型與第一只管子相同。組成：前置級(jí)、中間級(jí)、輸出級(jí)、偏置電路特點(diǎn)：輸出功率大、效率高有過流、過壓、過熱保護(hù)6.5集成功率放大器及其應(yīng)用

一、集成運(yùn)放基本使用知識(shí)補(bǔ)充（一）集成電路器件命名及主要性能指標(biāo)1.國標(biāo)GB-3430-82對(duì)集成電路的規(guī)定第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分字母符號(hào)國標(biāo)字母器件類型數(shù)字系列品種字母工作條件字母封裝符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義符號(hào)意義C中國制造THECFDWJBTTLHTLECLCMOS線性放大音響電視穩(wěn)壓器接口電路非線性CERM.0~70C-40~85C-55~85C-55~125CWBFDPJKT陶瓷扁平塑料扁平全封閉扁平陶瓷直插塑料直插黑陶瓷直插金屬菱形金屬圓形2.主要參數(shù)1)

輸入失調(diào)電壓UIO使UO=0，輸入端施加的補(bǔ)償電壓2)

輸入偏置電流IIB幾毫伏UO=0時(shí)，10nA

1A3)

輸入失調(diào)電流

IIOUO=0時(shí)，1nA

0.1A4)

開環(huán)電壓增益Aud100140dB5)

差模輸入電阻Rid輸出電阻Ro幾十千歐幾兆歐幾十歐幾百歐6)共模抑制比

KCMR>80dB7)

最大差模輸入電壓UIdM共模輸入U(xiǎn)IC過大，K

CMR下降當(dāng)UId

過大時(shí)，反偏的PN結(jié)可能因反壓過大而被擊穿。NPN管UIdM

=5V橫向PNP管UIdM

=30VCF741為30V8)最大共模輸入電壓UICM9)

最大輸出電壓幅度UOPP輸出級(jí)為OCL電路一般比電源電壓小一個(gè)UCE(sat)如電源電壓15V，UOPP為

1314VCF741為13V（二）集成運(yùn)放使用注意事項(xiàng)

1.

集成運(yùn)放的封裝和引腳排列封裝形式:金屬圓形、雙列直插式、扁平式封裝材料:陶瓷、金屬、塑料例:塑封雙列直插式(DIP)CF741DIP—DualIn-LinePakage2.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；（2）檢查接線有否錯(cuò)誤或虛連，輸出端不能與地、電源短路；（3）輸入信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)小于UIdM

和UICM，以防阻塞或損壞器件；（4）電源不能接反或過高，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)高精度直流放大需調(diào)零。二、LM386集成功放及其應(yīng)用1.典型應(yīng)用參數(shù)：直流電源：412V額定功率：660mW帶寬：300kHz輸入阻抗：50k12348765引腳圖2.內(nèi)部電路V1、V6：V3、V5：V2、V4：射級(jí)跟隨器，高Ri雙端輸入單端輸出差分電路恒流源負(fù)載V7~V12：功率放大電路1.8開路時(shí)，

Au=20(負(fù)反饋?zhàn)顝?qiáng))1.8交流短路

Au=200(負(fù)反饋?zhàn)钊?V7為驅(qū)動(dòng)級(jí)(I0為恒流源負(fù)載)V11、V12用于消除交越失真V8、V10

構(gòu)成PNP準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電壓串聯(lián)負(fù)反饋

LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610F36k10F100F220F0.1F810.047F+VCC63.典型應(yīng)用電路輸出電容(OTL)頻率補(bǔ)償，抵消電感高頻的不良影響防止自激等調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)三、DG810集成功放及其應(yīng)用—標(biāo)準(zhǔn)音頻功率放大功率大、噪聲小、頻帶寬、工作電源范圍寬、有保護(hù)電路輸出電容輸入偏置交流負(fù)反饋頻率補(bǔ)償，防自激等自舉電容頻率補(bǔ)償防自激等VCC=15V時(shí)輸出功率6W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65F100k.01F100F1000pF0.1F4

564700pF10100F100F100R3R21000F100FC10