音頻功放電路的分析與制作-功放電路

功放電路功放電路要求OCL電路OTL電路復合管■功率放大電路的任務：盡可能大的輸出功率；盡可能高的效率；盡可能小的失真?！龉β史糯箅娐返奶攸c：在大信號下工作，只能用圖解法進行分析，而不能用微變等效電路法。一、功率放大電路的任務及特點1.功放管的工作狀態(tài)及特點(1)甲類工作狀態(tài)：

靜態(tài)工作點在交流負載線的中點，處于線性放大狀態(tài)；失真最小，靜態(tài)功耗較大，效率較低：最大理想效率為50%，實際為25%~35%。（2）乙類工作狀態(tài)：靜態(tài)工作點在截止區(qū)；失真較大，靜態(tài)功耗很小，效率較高：最大理想效率為78.5%，實際為55%~65%。（3）甲乙類工作狀態(tài)：

靜態(tài)工作點在截止區(qū)與放大區(qū)的交界處（靜態(tài)時管子處于微導通狀態(tài)）；失真較小，靜態(tài)功耗較低，效率較高：最大理想效率為78.5%，實際為55%~65%。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)不能超過晶體管的極限值:ICM

、VCEM

、

PCM

。ICMPCMVCEMIcvce2.對功率放大電路的基本要求②電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。③電源提供的能量盡可能地轉(zhuǎn)換給負載，以減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（

）。Pomax

:負載上得到的交流信號功率。PE：電源提供的直流功率。vo的取值范圍QIcvCEVCC直流負載線交流負載線VCEQ=0.5VCC

靜態(tài)工作點：若忽略晶體管的飽和壓降和截止區(qū)，輸出信號vo的峰值最大只能為：放大電路的靜態(tài)工作點在交流負載線中點的工作方式稱為甲類放大。votvoibQicvceVCC如何解決效率低的問題？辦法：降低Q點。既降低Q點又不會引起截止失真的辦法：采用互補對稱射極輸出電路(乙類、甲乙類放大)。缺點：但又會引起截止失真。

互補對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）互補對稱：電路中采用兩只晶體管，NPN、

PNP各一只；兩管特性一致。類型：功放電路功放電路要求OCL電路OTL電路復合管一、OCL電路1.工作原理（設vi為正弦波）（1）電路的結(jié)構(gòu)特點：vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL①由NPN型、PNP型三極管構(gòu)成兩個對稱的射極輸出器對接而成。②雙電源供電。③輸入輸出端不加隔直電容。ic1ic2（3）動態(tài)分析：vi

0VT1截止，T2導通vi>0VT1導通，T2截止iL=ic1

;vi-VCCT1T2vo+VCCRLiLiL=ic2（2）靜態(tài)分析：vi=0V

T1、T2均不工作

vo=0V（4）乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL死區(qū)電壓vivov"ov′otttt交越失真

（1）輸出功率Po

若忽略VCES,則即為乙類互補對稱功放的最大輸出功率！2.功率和效率的估算

（2）直流電流提供的功率PDC

（3）效率（4）管耗PC

可求得當Vom=0.63VCC

時,三極管消耗的功率最大,其值為

每個管子的最大功耗為得出了功放管最大集電極耗散功率的選擇標準?。╞）乙類

（c）甲乙類

甲乙類互補對稱功率放大電路功放電路功放電路要求OCL電路OTL電路復合管.單電源供電；.輸出加有大電容。2.靜態(tài)分析則V1、V2特性對稱，

令：VCC/2RLuiV1V2+VCCCAUL+-UC1.電路特點一、OTL互補對稱功率放大電路3.動態(tài)分析若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負載上得到的交流信號正負半周對稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（電容相當于電源）RLuiV1V2+VCCCAUL+-時，V1導通、V2截止；時，V1截止、V2導通。設輸入端在0.5VCC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號（1）靜態(tài)偏置

（2）動態(tài)工作情況調(diào)整R1、R2阻值的大小，可使此時電容上電壓此電路存在的問題：輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達不到VCC/2。4.實際電路——克服交越失真

圖7.40OTL功率放大電路（3）OTL功率放大電路分析

V1為功放管提供推動電壓；RP1、RB1、RB2為V1提供靜態(tài)工作點，同時還可使UK=1/2UCC；V2V3、V4V5為兩只復合三極管，分別等效為NPN和PNP型。V6、V7、RP2為V2V3、V4V5提供合適的靜態(tài)工作點，調(diào)節(jié)RP2可以改變靜態(tài)工作點；Co為輸出耦合電容，一方面將放大后的交流信號耦合給負載RL，另一方面作為V4、V5導通時的直流電源，因此要求容量大，穩(wěn)定性高。C1、R1為自舉電路。①各元件作用ui為負半周時，V1集電極信號為正半周，V2、V3導通，V4、V5截止。在信號電流流向負載RL形成正半周輸出的同時向Co充電，使UCo=1/2UCC。

ui正半周時，V1集電極信號為負半周，V2、V3截止，V4、V5導通。此時，Co上的1/2UCC與V4、V5形成放電回路，若時間常數(shù)RLC遠大于輸入信號的半周期，則電容上電壓基本不變，而流過管子和負載的電流仍由基極控制，這樣在負載上獲得負半周輸出信號，于是負載上獲得完整的正弦信號輸出。②工作原理OTL電路與OCL電路相比，每個功放管實際工作電源電壓為1/2UCC，因此將（7.37）～（7.43）中UCC用1/2UCC替換即得相應的參數(shù)計算公式。

[例]在圖所示電路中，已知：RB1=22kΩ、RB2=47kΩ、RE1=24Ω、RE2=RE3=0.5Ω、R1=240Ω、RP=470Ω、RL=8Ω，V2為3DD01A、V3為3CD10A，V4、V5為2CP。試求：（1）最大輸出功率（2）若負載RL上的電流為iL=0.8sinωt（A）時的輸出功率和輸出電壓幅值。③參數(shù)計算

解（1）最大輸出功率

Pom==9W（2）輸出功率

Po==2.56W

輸出電壓幅值

U

om=0.8

×8=6.4V功放電路功放電路要求OCL電路OTL電路復合管為了對輸入正弦信號的正負半周有相同的放大能力，要求互補的NPN和PNP三極管的參數(shù)盡可能對稱。但實際上，要使一對NPN管和PNP管盡可能的相近，小功率管還比較容易做到，而對于大功率管來說，就相當困難了。要想解決這一矛盾，必須采用復合管的形式。

所謂復合管就是由兩個或三個三極管復合在一起完成一個三極管的功能，從而得到較高的電流放大系數(shù)或獲得其他性能的改善。復合管通常由一個中小功率管和一個大功率管復合而成。如圖所示。一、復合管

（a）、(d)等效為NPN管;（b）、(c)等效為PNP管1.幾種典型復合管復合形式圖

錯誤復合的例子（1）復合管復合的原則復合管復合的原則是：所有的管子的電流流向一致，下圖給出錯誤復合的例子。（以由第一只管子V1和第二只管子V2復合成的復合管V為例）：①同型或異型的管子都可以參與復合，但復合管的類型一定和第一只管子V1相同。因為V1的基極電流決定了復合管的基極電流方向，基極電流流入復合管的為NPN管，反之，就必然是PNP管。

②

復合管的電流放大系數(shù)約等于V1和V2的電流放大系數(shù)之積，即β≈β1β2

。③

如果V1的發(fā)射極接V2，則V2相當于V1的射極電阻，復合管的輸入電阻rbe=rbe1+（1+β）rbe2；如果V1的集電極接V2，此時的V2相當于V1的集電極電阻，復合管的輸入電阻rbe=rbe1。

2.復合管的特點

例

以圖（a）為例，證明復合管的電流放大系數(shù)β約為V1、V2電流放大系數(shù)之積，即

β≈β1β2。