功率輸出級電路n三第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

導(dǎo)通角：=乙類：導(dǎo)通角：<丙類：導(dǎo)通角：<<2ICQ甲乙類：導(dǎo)通角：=2ICQ甲類：三極管的工作狀態(tài)：為提高效率和改善失真，三極管可工作在不同的靜態(tài)工作點，根據(jù)導(dǎo)通時間可分為如下四個狀態(tài)，如圖所示。第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月一、甲類功率輸出級T1----射極跟隨輸出級T2

----恒流源偏置電路，可提供ICQ

，并作為T1發(fā)射極有源負(fù)載電阻常采用共射組態(tài)甲類功率輸出級電路如圖。特點：AI高，輸入阻抗高，輸出阻抗低。所以它既具有較大的功率又有很強的帶載能力。η＝Po/PDc=25%實際η＝10％～20％可見甲類工作狀態(tài)的效率極低：原因是靜態(tài)工作點的存在。第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、乙類功率輸出級原理：當(dāng)Ui為正弦信號正半周，T2截止，T1導(dǎo)通，Uo隨Ui變化；圖6-28(a)互補對稱乙類推挽輸出級(一)乙類推挽輸出級工作原理1.互補對稱乙類推挽輸出級結(jié)構(gòu)：由T1（NPN管）和T2（PNP管）分別與負(fù)載RL連成射極跟隨器，T1

、T2管的輸出特性對稱。故輸出完整波形。當(dāng)Ui為正弦信號負(fù)半周，T1截止，T2導(dǎo)通，Uo隨Ui變化：第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖6-29乙類輸出特性（二）乙類推挽輸出級的功率分析Uom=

Ec-

Uce1忽略三極管的飽和壓降，UomEc:1.交流輸出功率Po負(fù)載上的最大不失真功率為:第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2．電源提供的直流功率PDC電源供給每管的直流功率為:電源提供給雙管的直流功率為:電源提供給雙管的最大直流功率為:2PDC(單)每管半周平均電流為：第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3．功率轉(zhuǎn)換效率η當(dāng)Uom=EC

時效率最大，乙類推挽輸出級的最大效率可達(dá)78.5%，考慮到損耗和改善波形失真問題，實際<70%。第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4．晶體管集電極功耗Pc

電源輸入的直流功率，有一部分通過三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余的部分則消耗在三極管上，形成三極管的管耗。

令，可求得Pc=Pcmax時的將此式代入上式可求得集電極最大功耗為：第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5.PC與Po關(guān)系曲線（如圖）

P

Cmax=Poη=50%O→M

Po↑,PC↑;N點

Po=Pomax,

η=ηmax=78.5%

此時，Pc=0.273Po0.2PoM→N

Po↑

PC↓,η↑;M點Pc與Po的關(guān)系poPCPc=Po,=0.5Pc=0.273Po=0.785MN第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．功率管的選擇為了確保功率管的安全和輸出功率的要求，電源及輸出功率管參數(shù)的選擇原則如下：1）已知Pomax與RL，選擇電源UCC，則有：2）已知Pomax，選擇管子允許的最大功耗PCM，則有：3）管子的反向擊穿電壓BUCEO當(dāng)信號最大時，一管趨于飽和，而另一管趨于截止，截止管承受的最大反壓為UCC－(－UCC)=2UCC，所以4）管子允許的最大集電極電流ICM第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)乙類推挽輸出級轉(zhuǎn)移特性第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2.互補推挽輸出級（甲乙類）T

1--共射激勵級,可提高輸入信號電壓幅度;T2

，T3--互補推挽輸出級T4，T5--給T

2,T3提供小偏壓。第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月3.準(zhǔn)互補推挽輸出級前面介紹的互補推挽功率輸出級，在大功率應(yīng)用時還存在以下問題：輸出異型管（T2、T3）的輸出特性很難做到完全對稱，結(jié)果造成輸出波形上下不對稱；輸出管的β值有限，會限制最大輸出功率。解決辦法：可采用由復(fù)合管構(gòu)成的準(zhǔn)互補推挽功率輸出級。1）復(fù)合管將兩個或三個晶體管按一定的原則級聯(lián)起來所構(gòu)成的三端器件稱做復(fù)合管或達(dá)林頓（Darlington）管。組成復(fù)合管要遵從以下原則：（1）電流流向必須一致；（2）各極電壓必須保證所有管子工作在放大區(qū)；（3）復(fù)合管的基極電流等于第一個管子的基極電流，因此復(fù)合管的類型與第一個管子的類型相同。第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月正確的復(fù)合管連接方式有四種，如圖所示。hfe=hfe1hfe2hie=hie1+(1+hfe1)hie2復(fù)合管的電流放大系數(shù)為：復(fù)合管（a,c）的輸入電阻為復(fù)合管（b,d）的輸入電阻為hie=hie1第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2）準(zhǔn)互補推挽功率輸出級

T1、T2復(fù)合成NPN管，T3、T4復(fù)合成PNP管。R1和R2是為了給T2、T4的反向飽和電流提供泄放通道而加的電阻。（以免在T2、T4結(jié)溫升高時，ICBO隨溫度指數(shù)上升，引起T2、T4的ICEO迅速增大而造成惡性熱循環(huán)。）注意：準(zhǔn)互補推挽功率輸出級只要求上下兩個復(fù)合管在總特性上相互匹配，不必一一對應(yīng)匹配；也不強求上下兩個復(fù)合管管子數(shù)目相等。第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月4.單電源互補推挽功率輸出級（OTL電路）T3--共射激勵級，電壓放大;T1,T2--推挽功率輸出級;D1,D2--提供小偏壓;T4,T5--輸出過載保護電路第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

運算放大器是由直接耦合多級放大電路集成制造的高增益放大器，它的組成框圖如圖所示。運放組成及符號第十一節(jié)集成運算放大器差放輸入級中間放大級低阻輸出級恒流源偏置U-U+Uo第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.輸入級:高性能的差動放大電路。運放有兩個輸入端，一個稱為同相輸入端，即輸出與該端輸入信號相位相同，用符號U－表示；另一個稱為反相輸入端，即輸出與該端輸入信號相位相反，用符號U＋表示。

4.恒流源偏置：可提供穩(wěn)定的幾乎不隨溫度而變化的偏置電流，以穩(wěn)定工作點。

3.低阻輸出級：由PNP和NPN兩種極性的三極管或復(fù)合管組成，以獲得正負(fù)兩個極性的輸出電壓或電流。具體電路參閱功率放大器。

2.中間放大級：提供高的電壓增益，以保證運放的運算精度。多為差動電路和帶有源負(fù)載的高增益放大器。第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月通用型集成運放電流源作有源負(fù)載Ir第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點：輸入阻抗高；共模范圍大；開環(huán)增益高；工作穩(wěn)定、可靠。F007通用運放的特點:電路中采用了組合差放，有源負(fù)載；內(nèi)部電容補償；輸出過流保護等措施。第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(五)調(diào)零及相位補償Rw

--調(diào)零電位器,使Ui=0時,Uo=0;CΦ=30pF--相位補償電容，防止閉環(huán)時產(chǎn)生自激振蕩.第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二集成運放參數(shù)及相位補償技術(shù)

(一)集成運放的主要特性參數(shù)1.傳輸參數(shù)1）差模電壓增益

AUd=|Uo/Uid|或AUd(dB)=20lg|Uo/Uid|2）輸入電阻Rid

Rid=Uid/Iid3）輸出電阻Ro:運放開環(huán)工作時輸出端對地電阻。4）共模輸入電阻Ric：運放每個輸入端對地的等效電阻。5）共模抑制比KCMR：KCMR=|AUd/AUc|第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月6）頻率帶寬截止頻率fo

--運放開環(huán)增益下降到直流增益的0.707倍對應(yīng)的頻率;單位增益帶寬fc--運放開環(huán)增益下降到1（0dB）時頻帶寬度；對單極點系統(tǒng)，有AUdfH=

fc7）差模輸入電壓范圍Udm：

運放輸入端所能承受的最大差模電壓。8）共模輸入電壓范圍Ucm：運放輸入端所能允許的最大共模電壓。第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.輸入失調(diào)電壓Uos

2.輸入偏置電流Ib

3.輸入失調(diào)電流Ios2.失調(diào)誤差參數(shù)4.輸入失調(diào)電壓溫漂

dUos/dT5.輸入失調(diào)電流溫漂dIos/dT在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。在規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1)額定輸出電壓UcM：

3.輸出信號響應(yīng)參數(shù)2)額定輸出電流IoM3)轉(zhuǎn)換速率SR（也稱擺率）在標(biāo)準(zhǔn)電源電壓和額定輸出電流情況下，為保證Uo不出現(xiàn)明顯失真的最大Uo值。在額定輸出電壓情況下，運放可提供的最大輸出電流。在額定輸出電壓情況下，輸出電壓的最大變化速率。SR=Up-p/Δt定義：第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

運算放大器圖片第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

運算放大器圖片第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月本章是后面各章的基礎(chǔ)，是學(xué)習(xí)的重點之一。主要內(nèi)容如下:一、放大的概念放大的對象：在電子電路中，放大的對象是變化量，常用的測試信號是正弦波。放大的本質(zhì)：是在輸入信號的作用下，通過有源元件(晶體管或場效應(yīng)管)對直流電源的能量進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換，使負(fù)載從電源中獲得的輸出信號能量，比信號源向放大電路提供的能量大得多。放大的特征：是功率放大，表現(xiàn)為輸出電壓大于輸入電壓，輸出電流大于輸入電流，或者二者兼而有之。放大的前提：是不失真,換言之。放大電路小結(jié)第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二、放大電路的組成原則1.放大電路的核心元件：是有源元件，即晶體管或場效應(yīng)管。2.直流電源電壓：數(shù)值、極性的設(shè)置要正確。3.電路參數(shù)：應(yīng)保證晶體管工作在放大區(qū)、場效應(yīng)管工作在恒流區(qū)，即建立起合適的靜態(tài)工作點,保證電路不失真。4.輸入信號：應(yīng)能夠有效地作用于有源元件的輸入回路，輸出信號能夠作用于負(fù)載之上。放大電路小結(jié)第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三、放大電路的主要性能指標(biāo)1.增益A：輸出變化量幅值與輸入變化量幅值之比，或二者的正弦交流值之比，用以衡量電路的放大能力。2.輸入電阻Ri:從輸入端看進(jìn)去的等效電阻，反映放大電路從信號源索取電流的大小。3.輸出電阻R。:從輸出端看進(jìn)去的等效輸出信號源的內(nèi)阻，說明放大電路的帶負(fù)載能力。4.最大不失輸出電壓Um:未產(chǎn)生截止失真和飽和失真時，最大輸出信號的正弦有效值(或峰值)。5.下限、上限截止頻率fL和fH、通頻帶BW:均為頻率響應(yīng)參數(shù),反映電路對信號頻率的適應(yīng)能力,見第五章。6.最大輸出功率Pm和效率:及衡量在輸出波形基本不失真情況下負(fù)載能夠從電路獲得的最大功率,以及電源為此應(yīng)提供的功率。放大電路小結(jié)第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四、放大電路的分析方法1.靜態(tài)分析：就是求解靜態(tài)工作點Q，在輸入信號為零時，晶體管（和場效應(yīng)管）各電極間的電流與電壓就是Q點。可用解析法或圖解法求解。2.動態(tài)分析：就是求解各動態(tài)參數(shù)和分析輸出波形。通常,利用h參數(shù)等效電路計算小信號作用時的Au、Ri和Ro，利用圖解法分析UOm和失真情況。放大電路的分析應(yīng)遵循“先靜態(tài)、后動態(tài)”的原則：只有靜態(tài)工作點合適,動態(tài)分析才有意義；Q點不但影響電路輸出是否失真，而且與動態(tài)參數(shù)密切相關(guān)。

放大電路小結(jié)第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月五、晶體管（和暢效應(yīng)管）放大電路晶體管基本放大電路有共射、共集、共基三種接法。1.共射放大電路：即有電流放大作用又有電壓放大作用，輸入電阻居三種電路之中，輸出電阻較大，適用于一般放大。2.共集放大電路：只放大電流不放大電壓，因輸入電阻高而常做為多級放大電路的輸入級，因輸出電阻低而常做為多級放大電路的輸出級，因電壓增益接近1而用于信號的跟隨。3.共基電路：只放大電壓不放大電流，輸入電阻小,高頻特性好,適用于寬頻帶放大電路。放大電路小結(jié)第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月頻響小結(jié)

放大器的增益與頻率有關(guān)，稱幅頻特性；放大器的相移也與頻率有關(guān)，稱相頻特性，兩者統(tǒng)稱為頻率響應(yīng)。高頻響應(yīng)—由晶體管的結(jié)電容引起的。低頻響應(yīng)—由電路中耦合電容和旁路電容引起的分析放大器的高頻響應(yīng)借助于晶體管的高頻模型即混合模型，具體分析步驟：1.畫出放大器的交流通路；2.用混合模型代替晶體管畫出放大器的高頻等效電路3.求出中頻增益4.根據(jù)高頻等效電路確定高頻極點。5.寫出高頻傳輸函數(shù)，確定高頻截頻及帶寬第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月差分放大電路是模擬集成電路中最基本的電路形式。它的主要特點是對差模信號有很大的放大能力，對共模信號具有根強的抑制作用。差放在雙端輸出時主要是依靠電路對稱性抑制共模信號，單端輸出時主要是依靠共公發(fā)射極電阻的強負(fù)反饋作用抑制共模信號。典型差放電路主要計算公式雙端輸出差模電壓增益雙端輸出共模電壓增益

雙端輸出共模抑制比差放、功放小結(jié)第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月共模信號Uic1=Uic2=(Ui1+Ui2)/2

差模信號Uid1=-Uid2=(Ui1-Ui2)/2單端輸出差模電壓增益單端輸出共模電壓增益

單端輸出共模抑制比輸入任意信號時可分解差模與共模信號`差放、功放小結(jié)第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月低頻功率輸出級按功放管工作狀態(tài)分為甲類、乙類、甲乙類三種。：甲類——失真小，但效率低。乙類——效率高，但存在嚴(yán)重交越失真甲乙類——吸收了甲類和乙類的優(yōu)點，運用廣泛，但電路結(jié)構(gòu)比甲類和乙類復(fù)雜甲類功放乙類功放差放、功放小結(jié)第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月差放、功放小結(jié)功率管的選擇選擇原則如下：1）已知Pomax與RL，選擇電源UCC，則有：2）已知Pomax，選擇管子允許的最大功耗PCM，則