電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）課件 第八章 功率放大電路

第八章低頻功率放大電路

第八章低頻功率放大電路8.1功率放大電路概述8.2互補(bǔ)對稱功率放大電路8.3復(fù)合管在功率放大電路中的應(yīng)用8.4集成功率放大電路1（1）輸出功率盡可能大：即在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大。（2）效率盡可能高：即電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為0。（3）非線性失真?。禾岣咻敵龉β屎蜏p小非線性失真是一對矛盾。（4）功放管的散熱和保護(hù)問題：三極管工作在極限狀態(tài)，注意散熱和保護(hù)。8.1

功率放大電路概述1、功率放大電路的特點(diǎn)22.功率放大電路研究的問題（1）性能指標(biāo)：輸出功率和效率。若已知Uom，則可得Pom。最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。

8.1

功率放大電路概述（2）分析方法：因大信號作用，故應(yīng)采用圖解法。PT主要為三極管管耗。3

（3）三極管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇三極管。在功放中，三極管集電極或發(fā)射極電流的最大值接近最大集電極電流ICM，管壓降的最大值接近c(diǎn)-e反向擊穿電壓U(BR)CEO，集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗散功率PCM

。稱為工作在極限狀態(tài)。8.1

功率放大電路概述（1）甲類方式：三極管在信號的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)（2）乙類方式：三極管僅在信號的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)（3）甲乙類方式：三極管在信號的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)3.功率放大電路的類型提高效率，減小三極管的靜態(tài)管耗，減小其靜態(tài)電流4降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。四種工作狀態(tài)乙類：導(dǎo)通角等于180°甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通(b)乙類8.1

功率放大電路概述(a)甲類

5降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。甲乙類：導(dǎo)通角大于180°丙類：導(dǎo)通角小于180°8.1

功率放大電路概述(d)丙類

(c)甲乙類

68.2互補(bǔ)對稱功率放大電路（OCL）互補(bǔ)輸出級式直接耦合的功率放大電路。對輸出級的要求：帶負(fù)載能力強(qiáng)；直流功耗?。回?fù)載電阻上無直流功耗；最大不失真輸出電壓最大。射極輸出形式靜態(tài)工作電流小輸入為零時(shí)輸出為零雙電源供電時(shí)Uom的峰值接近電源電壓。單電源供電Uom的峰值接近二分之一電源電壓。符合要求嗎？1.輸出級的要求7靜態(tài)時(shí)T1、T2均截止，VB=VE=0(1)特征：T1、T2特性理想對稱。(2)靜態(tài)分析T1的輸入特性理想化特性2.基本電路8ui正半周，電流通路為

+VCC→T1→RL→地，

uo

=ui

兩只管子交替工作，兩路電源交替供電，雙向跟隨。ui負(fù)半周，電流通路為地→RL→T2→-VCC，

uo

=ui（3）動(dòng)態(tài)分析9信號在零附近兩只管子均截止3.交越失真開啟電壓交越失真10消除失真的方法：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。①靜態(tài)時(shí)T1、T2處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，有信號時(shí)至少有一只導(dǎo)通；②偏置電路對動(dòng)態(tài)性能影響要小。3.交越失真交越失真114.消除交越失真的互補(bǔ)輸出級可換為12VT3為前級放大管，設(shè)有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)實(shí)用電路4.消除交越失真的互補(bǔ)輸出級13然后求出電源的平均功率，效率在已知RL的情況下，先求出Uom，則求解輸出功率和效率的方法：5.OCL電路輸出功率和效率的分析計(jì)算最大輸出電壓峰值14大功率管的UCES常為2~3V。數(shù)值較大不可忽略若忽略UCES(1)輸出功率15若忽略UCES(2)效率16(3)三極管的極限參數(shù)在輸出功率最大時(shí)，因管壓降最小，故管子損耗不大；輸出功率最小時(shí)，因集電極電流最小，故管子損耗也不大。管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管壓降發(fā)射極電流17(3)三極管的極限參數(shù)PT對UOM求導(dǎo)，并令其為0，可得18因此，選擇三極管時(shí)，其極限參數(shù)將UOM代入PT的表達(dá)式，可得(3)三極管的極限參數(shù)195.OCL電路輸出功率和效率的分析計(jì)算【例8.2.1】乙類功放電路如圖所示，設(shè)VCC=15V，RL=8Ω，輸入信號ui為正弦波信號。在忽略飽和壓降情況下，試計(jì)算：(1)最大輸出功率Pom；(2)每個(gè)三極管容許的管耗Pcm至少為多少；(3)每個(gè)三極管的耐壓|U(BR)CEO|應(yīng)大于多少。解：(1)最大輸出功率Pom:(2)每個(gè)三極管的最大管耗為

(3)功率管c-e間的最大壓降為|U(BR)CEO|≥2VCC=30(V)20單電源供電、零輸入時(shí)零輸出，最大不失真輸出電壓峰-峰值接近電源電壓。輸入電壓的正半周：

＋VCC→T1→C→RL→地

C

充電。輸入電壓的負(fù)半周：

C

+→T2→地→RL→C?

C放電。6.單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）靜態(tài)時(shí)C足夠大，才能認(rèn)為其對交流信號相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。21

計(jì)算Po、PT、PV和PTm的公式必須加以修正，以VCC/2代替原來公式中的VCC。6.單電源互補(bǔ)對稱功率放大電路（OTL）227.平衡橋式功率放大電路OCL和OTL兩種功放電路的效率雖很高，但是它們的缺點(diǎn)就是電源的利用率都不高在每半個(gè)信號周期中，電路只有一個(gè)三極管和一個(gè)電源在工作為了提高電源的利用率，也就是在較低電源電壓的作用下，使負(fù)載獲得較大的輸出功率，一般采用平衡式無輸出變壓器電路，又稱為BTL(BalancedTransformerLess)電路237.平衡橋式功率放大電路ui正半周VT1、VT4導(dǎo)通，RL上獲得正半周信號ui負(fù)半周VT2、VT3導(dǎo)通，RL上獲得負(fù)半周信號電路仍然為乙類推挽放大電路(1)工作原理247.平衡橋式功率放大電路(2)參數(shù)計(jì)算BTL電路輸出功率近似為OTL電路輸出功率的4倍，即BTL電路電源利用率高效率近似為78.5%最大的不足是負(fù)載RL不能接地?。?5復(fù)合管的組成：多只管子合理連接等效成一只管子。目的：增大β，減小前級驅(qū)動(dòng)電流，改變管子的類型。1、復(fù)合管8.3復(fù)合管在功率放大電路中的應(yīng)用其等效三極管類型同T1管26不同類型的管子復(fù)合后，其類型決定于T1管。1、復(fù)合管其等效三極管類型同T1管271、復(fù)合管①復(fù)合管的類型與前級T1管相同；②復(fù)合管的電流放大系數(shù)近似等于兩管的β

相乘；③兩管正確連接成復(fù)合管，必須保證各自的電流方向正確。不能構(gòu)成復(fù)合管能構(gòu)成復(fù)合管等效為PNP管282.準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級29為保持輸出管的良好對稱性，輸出管應(yīng)為同類型三極管。2.準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級使得VT2與VT4管型相同308.4集成功率放大電路1、通用功放芯片LM386

LM386的管腳分布和典型接法311、通用功放芯片LM386LM386內(nèi)部電路321、通用功放芯片LM386【例8.4.1】在圖示的LM386組成的功放電路中，試求：（1）當(dāng)可變電阻RW2從調(diào)整時(shí)，Auf的變化范圍為多少？（2）為使揚(yáng)聲器上得到600mW的信號功率，輸入電壓的最小值為多少毫伏？解：（1）當(dāng)RW2=0時(shí)當(dāng)RW2=∞時(shí)331、通用功放芯片LM386【例8.4.1】在圖示的LM386組成的功放電路中，試求：（1）當(dāng)可變電阻RW2從調(diào)整時(shí)，Auf的變化范圍為多少？（2）為使揚(yáng)聲器上得到600mW的信號功率，輸入電壓的最小值為多少毫伏？解：（2）因?yàn)?42、專用音頻集成功放芯片TDA2030TDA2030是許多計(jì)算機(jī)有源音箱所采用的Hi-Fi功放集成塊TDA2030封裝和引腳排列352、專用音頻集成功放芯片T