第六章 功率放大電路

第六章功率放大電路第1頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三第六章功率放大電路6.1功率放大電路的特殊問題6.2互補對稱功率放大電路

6.2.1雙電源互補對稱電路

6.2.2復合互補對稱電路6.2.3單電源互補對稱電路6.3集成功率放大器簡介與電壓放大電路相比較重點分析：結構、功率、效率簡單了解電路結構實際應用第2頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三§6.1功率放大電路的特殊問題功率放大器的作用：用作多級放大電路輸出級，實現(xiàn)從小信號到大信號的緩沖和轉換，以驅(qū)動執(zhí)行機構。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉等。晶體管作用：能量轉換,把電源提供的直流電能轉化為由信號控制的輸出交變電能。例1：擴音系統(tǒng)功率放大電壓放大信號提取第3頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三6.1.1功率放大電路特點1、輸出功率要大輸出功率是指受信號控制的輸出交變電壓和交變電流的乘積，即負載所得到的功率。要求功放管輸出大電流和電壓。功放管工作在接近極限狀態(tài)，選擇功放管要考慮極限參數(shù)：ICM、UCEM

、PCM

。ICMPCMUCEMIcuce第4頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三2、效率要高

效率(Efficiency)是指負載得到的信號功率與電源供給的直流功率之比。為定量反映放大電路效率的高低，引入?yún)?shù)η，它的定義為：Po:負載上得到的交流信號功率。PE：電源提供的直流功率。直流電源提供的能量：一部分轉換為負載的有用功率，另一部分則消耗在功放管上。提高效率可以在相同輸出功率的條件下，減小能量損耗，降低成本。因此，要求轉換效率高。第5頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三3、盡量減少失真功率放大器要研究的主要問題是，在不超過晶體管的極限參數(shù)條件下，如何獲得盡可能大的輸出功率、盡可能小的失真和盡可能高的效率。原因：功率放大電路的工作電流和電壓要超過特性曲線的線性范圍，甚至接近于晶體管的飽和區(qū)和截止區(qū)。造成非線性失真較嚴重。第6頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三6.1.2功放管的工作狀態(tài)功放的輸出功率、轉換效率和非線性失真等性能均與放大管的工作狀態(tài)有關。iCuCEQiC甲類：靜態(tài)工作點Q設置在特性曲線的中點處。在信號的全周期中，放大器都處于導通狀態(tài)。根據(jù)放大管靜態(tài)工作點Q在特性曲線中的位置可分為三種工作狀態(tài)。甲類、乙類、甲乙類第7頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三乙類：靜態(tài)工作點Q設置在特性曲線的IC=0處。放大器只在信號的半周期處于導通狀態(tài)。iCuCEQiC甲乙類：靜態(tài)工作點Q設置在特性曲線的IC≈0而IC≠0處。放大器在信號的半個周期以上處于導通狀態(tài)。iCuCEQiC第8頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三分析：1、甲類工作時無線性失真，但是在無輸入信號時Q電流較大，電源仍供給功率(ICQ≠0)，這些功率消耗在功放管上，因而效率較低。2、如果采用乙類工作狀態(tài),使晶體管靜態(tài)工作電流為零,這樣,在無信號輸入時,晶體管就不消耗功率,于是效率就得以提高，而且輸出功率大。但是輸出波形將被削去一半,產(chǎn)生嚴重非線性失真。解決方案：我們選用兩只特性完全相同的異型晶體管,使它們都工作在乙類狀態(tài)。兩只晶體管輪流工作。這樣得到的功率放大電路，完全可以滿足前面的要求：失真小，功率大，效率高。第9頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三§6.2互補對稱的功率放大器互補對稱：電路中采用兩支晶體管，NPN、PNP各一支；兩管特性一致。類型：互補對稱功放的類型

雙電源互補對稱電路（OＣL電路）單電源互補對稱電路（OTL電路）復合管OCL(OutputCapacitorLess)OTL(OutputTransformerLess)第10頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三6.2.1互補對稱雙電源功率放大器（OCL）一、電路的結構特點：1.由NPN型、PNP型晶體管構成兩個對稱的射極輸出器對接而成，晶體管的參數(shù)相同。2.雙電源供電。3.輸入輸出端不加隔直電容。采用直接耦合方式。ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL二、工作原理靜態(tài)分析：ui=0VT1、T2均不工作

uo=0V第11頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL動態(tài)分析：（設ui為正弦波）ui>0VT1導通，T2截止iL≈ic1

;ic1ic2ui

0VT1截止，T2導通iL≈ic2T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作的方式，稱為乙類放大。第12頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三OCL放大的輸入輸出波形關系:交越失真死區(qū)電壓uiuou"ou′o

′tttt交越失真：輸入信號ui在過零前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便為交越失真。ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL第13頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三消除失真的方法：設置合適的靜態(tài)工作點。就是避開死區(qū)電壓，使每一晶體管處于微導通狀態(tài)，當輸入信號一旦加入，晶體管立即進入線性放大區(qū)。從而消除了交越失真。使T1和T2工作在甲乙類。如何克服交越失真+USC-USCULuiiLRLT1T2第14頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三OCL放大電路的特點：ui-UCCT1T2uo+UCCRLiL1、結構特點（3個）2、工作特點（1）屬于乙類放大工作狀態(tài)（2）存在交越失真第15頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三二、輸出功率及效率的計算iC(mA)UCE(V)Q(1)輸出功率Po:最大輸出功率Pom當不考慮飽和壓降Uces時,管子是在大信號下工作,必須用圖解法分析第16頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三兩個電源提供的總功率為：每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:效率η：在不考慮飽和壓降Uces的情況下,當Ucem=UCC時(2)效率第17頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三功率PT：在不考慮飽和壓降Uces的情況下,當Ucem=0.636UCC時(3)功率管的選擇當輸出功率最大時第18頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三一、特點6.2.3互補對稱單電源功率放大器（OTL）RLuiT1T2+UCCCUL-D1D2靜態(tài)時:T1、T2兩管發(fā)射結電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)；1.由NPN型、PNP型晶體管構成兩個對稱的射極輸出器對接而成，晶體管的參數(shù)相同。2.單電源供電。4.放大形式屬于甲乙類放大。3.輸出端采用阻容耦合方式。第19頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三6.2.2復合管組成互補對稱電路存在的問題：大功率輸出極的工作電流大，而一般大功率管的電流放大系數(shù)都較小。

解決辦法:采用“復合管”。設有兩只晶體管，把前一只管的集電極或發(fā)射極接到下一只管的基極，這種連接所形成的晶體管組合稱為復合管.

增加復合管的目的是：擴大電流的驅(qū)動能力。

復合管的構成方式：cbeT1T2ibicbecibic第20頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三復合管構成方式很多。不論哪種等效方式，等效后晶體管的性能確定均如下：12晶體管的類型由復合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibicbecibic組成復合管的原則：必須保證每只管各電極的電流都能順著各個管處于放大狀態(tài)時電流流動，否則是錯誤的。第21頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三§6.3集成功率放大器簡介目前集成功放電路已大量涌現(xiàn),其內(nèi)部電路一般均為OTL或OCL電路,集成功放除了具有分立元件OTL或OCL電路的優(yōu)點,還具有體積小、工作穩(wěn)定可靠、使用方便等優(yōu)點,因而獲得了廣泛的應用。是一種低電壓通用型低頻集成功放。該電路功耗低、允許的電源電壓范圍寬、通頻帶寬、外接元件少,廣泛用于收錄音機、對講機、電視伴音等系統(tǒng)中。集成功放LM384：生產(chǎn)廠家：美國半導體器件公司電路形式：OTL第22頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三集成運放內(nèi)部的功率放大器T5T6RC3RE2RLRC4RE3T7T9T8T4R2R1T3R3RC1T1RC2T2-+RE4RE5T11T10+UCC-UEE第1級：差動放大器第2級：差動放大器第3級：單管放大器第4級：互補對稱射極跟隨器第23頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三集成功放LM384管腳說明:)123456789101112131414

--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電容接負載）1--接旁路電容（5）9、13--空腳（NC）第24頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三集成功放LM384外部電路典型接法：500-+0.12.78146215Vccui8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第25頁，共26頁，2023年，2月20日，星期三1、互補輸出級采用共集形式是為了使

。A.電壓放大倍數(shù)大B.不失真輸出電壓大C.帶負載能力強2、為增大電壓放大倍數(shù)，集成運放的中間級多采用

。A．共射放大電路B.共集放大電路C．共基放大電路3、在直接耦合的多級放大集成電路中，幾乎以

電路作為輸入級。A．共集電極放大電路B．共發(fā)射極放大電路

C．共基極電路D．差動共集放大電路4、功率放大電路的轉換效率是指

。乙類功率放大電路的最大轉換效率是（）。A．輸出功率與晶體管所消耗的功率之比B．最大輸出功率與電源提供的平均功率之比C．晶體管所消耗的