模擬電路第八章

模擬電路第八章第一頁，共43頁。例：擴(kuò)音系統(tǒng)實際負(fù)載1、什么是功率放大器？

在電子系統(tǒng)中，模擬信號被放大后，往往要去推動一個實際的負(fù)載。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動一個實際負(fù)載需要的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器。功率放大電壓放大信號提取8.1功率放大電路概述第二頁，共43頁。功率放大電路舉例移動基站功率放大器老式功放第三頁，共43頁。2．功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別（1）本質(zhì)相同電壓放大電路或電流放大電路主要用于增強(qiáng)電壓幅度或電流幅度。功率放大電路主要輸出較大的功率。但無論哪種放大電路，在負(fù)載上都同時存在輸出電壓、電流和功率，從能量控制的觀點來看，放大電路實質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。因此，功率放大電路和電壓放大電路沒有本質(zhì)的區(qū)別。稱呼上的區(qū)別只不過是強(qiáng)調(diào)的輸出量不同而已。第四頁，共43頁。（2）任務(wù)不同

電壓放大電路主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真的電壓信號。輸出的功率并不一定大。在小信號狀態(tài)下工作。功率放大電路主要任務(wù)是使負(fù)載得到不失真（或失真較?。┑妮敵龉β?。在大信號狀態(tài)下工作。（3）指標(biāo)不同

電壓放大電路主要指標(biāo)是電壓增益、輸入和輸出阻抗.

功率放大電路主要指標(biāo)是功率、效率、非線性失真。2．功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別第五頁，共43頁。（1）功率要大

（2）效率要高

（3）失真要小

（4）散熱要好

3、功率放大電路特點實際負(fù)載功率放大電壓放大信號提取第六頁，共43頁。效率

功率放大器實質(zhì)上是一個能量轉(zhuǎn)換器，它是將電源供給的直流能量轉(zhuǎn)換成交流信號的能量輸送給負(fù)載，因此，要求轉(zhuǎn)換效率高。式中，Po為信號輸出功率，

PDC是直流電源向電路提供的功率。在直流電源提供相同直流功率的條件下，輸出信號功率愈大，電路的效率愈高。第七頁，共43頁。類型與效率第八頁，共43頁。4.功率放大電路提高效率的主要途徑

降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。四種工作狀態(tài)

根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)三極管的導(dǎo)通情況劃分乙類：導(dǎo)通角等于180°甲類：一個周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：導(dǎo)通角大于180°第九頁，共43頁。QuCE

iC

O

t

iCO

QQ乙類工作狀態(tài)失真大，靜態(tài)電流為零

，管耗小，效率高。甲乙類工作狀態(tài)失真大，

靜態(tài)電流小

，管耗小，效率較高。甲類工作狀態(tài)失真小，靜態(tài)電流大，管耗大，效率低。第十頁，共43頁。8.3.1互補(bǔ)對稱功率放大電路的引出+VCCRLC1+

RB

uce=uouCE

iC

O

t

iCO

QIcMUceM設(shè)“Q”設(shè)置在交流負(fù)載線中點VCCIC8.3互補(bǔ)對稱功率放大電路1.甲類功率放大電路的輸出功率與效率4.2.1互補(bǔ)對稱功率放大電路（1）

第十一頁，共43頁。2.互補(bǔ)對稱功率放大器的引出上圖所示的射極跟隨器輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)，適合作功率輸出級第十二頁，共43頁。8.3.1電路組成

由一對NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱為OCL互補(bǔ)功率放大電路。1.電路組成2.工作原理

兩個三極管在信號正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個完整的波形。第十三頁，共43頁。8.3.2OCL電路的組成與工作原理(OCL—OutputCapacitorless)電路組成及工作原理RLT1T2+VCC+ui

+uo

VCC

ui>0T1導(dǎo)通

T2截止

iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui<0T2導(dǎo)通

T1截止

iC1io=iE2=iC2,uO=iC2RLui

=

0T1

、

T2

截止第十四頁，共43頁。電路存在的問題：當(dāng)輸入電壓小于死區(qū)電壓時，三極管截止，引起

交越失真。交越失真

輸入信號幅度越小失真越明顯。4.2.2OCL電路的組成與工作原理（2）第十五頁，共43頁。組合特性分析——圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為Uom=VCC-UCESiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom8.3.2、分析計算第十六頁，共43頁。最大不失真輸出功率Pomax1)輸出功率Po分析計算第十七頁，共43頁。8.3.2分析計算單個管子在半個周期內(nèi)的管耗2.管耗PT兩管管耗第十八頁，共43頁。三極管的最大管耗

問：Uom=？PT1最大,PT1max=？用PT1對Uom求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)=0，得出：PT1max發(fā)生在Uom=0.64VCC處。將Uom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式：第十九頁，共43頁。3.電源供給的功率PV當(dāng)4.效率當(dāng)8.3.2分析計算第二十頁，共43頁。例

1：

已知：VCC=VEE=24V，RL=8，

忽略

UCE(sat)

求

Pom

以及此時的

PV、PT1。[解]PV=2V2CC/RL

=2242//(

8)=45.9(W)RLV1V2+VCC+ui

+uo

VEE

第二十一頁，共43頁。=0.5(45.936)=4.9(W)

U(BR)CEO>48V

ICM>24/8=3(A)

可選：U(BR)CEO=60100VICM=5APCM=1015W第二十二頁，共43頁。tuo交越失真uit存在交越失真乙類互補(bǔ)對稱功放的缺點8.4改進(jìn)型OCL電路第二十三頁，共43頁。

實際中晶體管輸入特性的門限電壓不為零，在輸入電壓較小時，輸出電壓存在一小段死區(qū)，此段輸出電壓與輸入電壓不存在線性關(guān)系，產(chǎn)生了失真。

克服交越失真的措施就是避開死區(qū)電壓區(qū)，使每一個晶體管處于微導(dǎo)通狀態(tài)。甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路(OCL電路)第二十四頁，共43頁。8.4.1甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱電路1.靜態(tài)偏置可克服交越失真2.動態(tài)工作情況二極管等效為恒壓模型設(shè)T3已有合適的靜態(tài)工作點第二十五頁，共43頁。第二十六頁，共43頁。8.4.2甲乙類單電源互補(bǔ)對稱電路靜態(tài)時，偏置電路使VK＝VC≈VCC/2（電容C充電達(dá)到穩(wěn)態(tài)）。

第二十七頁，共43頁。4.功率和效率

由于甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路的靜態(tài)電流很小，其工作原理與分析方法與乙類功率放大電路近似相同。

對于甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路的輸出功率與效率計算，仍然可以使用乙類功率放大電路的計算公式，這樣做計算過程簡單，誤差也不是很大。第二十八頁，共43頁。第二十九頁，共43頁。1、為了消除乙類互補(bǔ)功率放大器輸出波形的（）失真，而采用（）類互補(bǔ)功率放大器。2、OCL電路是（）電源互補(bǔ)功率放大電路；OTL電路是（）電源互補(bǔ)功率放大電路。1、交越甲乙2、雙單第三十頁，共43頁。1、對功率放大器的主要要求有（）（）（）。A、U0高，B、P0大C、效率高D、Ri大E、波形不失真BCE第三十一頁，共43頁。1.功率管的工作類型類別特點Q點波

形甲類無失真Q

較高ICQ較大Q

較高甲乙類有失真效率高ICQ小Q

較低乙類失真大效率最高ICQ=0

Q

最低t

iCO

ICQiCO

ICQt

t

iCO

ICQ2.OCL和

OTL功放電路的特性小

結(jié)第三十二頁，共43頁。*8.4

集成功放及其應(yīng)用

引言

4.4.2DG810集成功放及其應(yīng)用

4.4.3TD2040集成功放及其應(yīng)用

4.4.1LM386集成功放及其應(yīng)用第三十三頁，共43頁。組成：前置級、中間級、輸出級、偏置電路特點：輸出功率大、效率高有過流、過壓、過熱保護(hù)引言第三十四頁，共43頁。8.4.1

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：50k

12348765引腳圖4.4.1

LM386集成功放及其應(yīng)用（1）

第三十五頁，共43頁。2.內(nèi)部電路1.8開路時，

Au=20(負(fù)反饋最強(qiáng))1.8交流短路

Au=200(負(fù)反饋最弱)電壓串聯(lián)負(fù)反饋4.4.1

LM386集成功放及其應(yīng)用（2）

第三十六頁，共43頁。V1、V6：V3、V5：V2、V4：射級跟隨器，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V7為驅(qū)動級(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)對稱

第三十七頁，共43頁。3.典型應(yīng)用電路4.4.1

LM386集成功放及其應(yīng)用（4）

第三十八頁，共43頁。

LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610F36k

10F100F220F0.1F8

10

.047F+VCC6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)4.4.1

LM386集成功放及其應(yīng)用（5）

第三十九頁，共43頁。8.4.2

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時輸出功率

6W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65F100k

.01F100F1000pF0.1F4

56

4700pF10100F100F100

R3R21000F100FC101

電源濾波第四十頁，共43頁。8.4.3

TD2040集成功放及其應(yīng)用

特點：輸出短路保護(hù)、自動限制功耗、有過熱關(guān)機(jī)保護(hù)參數(shù)：直流電源：

2.5~20V開環(huán)增益：80dB功率帶寬：100kHz輸入阻抗：50k

輸出功率：22W(RL=4)

雙電源(OTL)應(yīng)用電源濾波頻率補(bǔ)償防自激等輸出功率可大于

15W交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋R1C2220k

680

22FR3R2ui12435C1C7C3C4C5C61F22k

220F220F0.1F4

5

+VCC(16V)

20400.01F0.1F-VEE(-