5.1功率放大電路的一般問(wèn)題5.2乙類互補(bǔ)功率放大電路5.3其它類型互補(bǔ)功率放大電路第5章功率放大電路1標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容前言點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容標(biāo)題添加點(diǎn)擊此處輸入相關(guān)文本內(nèi)容21.功率放大電路的一般問(wèn)題功率放大器的作用：

用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。例：

擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大電壓放大信號(hào)提取3

1輸出交流（信號(hào)）功率Po盡可能大輸入信號(hào)是一定頻率的正弦波，最大輸出功率表達(dá)式：注意，電路中直流成分和非信號(hào)頻率的交流成分所產(chǎn)生的功率不是輸出功率。2電路的工作效率要高3非線性失真要小1.對(duì)功放的要求：4.BJT的散熱。功放中，相當(dāng)大的功率消耗在管子的集電結(jié)上，使結(jié)和管殼升溫。另外，高壓、大流，管子易損壞。4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(guò)晶體管的極限值:ICM、UCEM

、PCM。

ICMPCMUCEMIcuce4.為得到盡可能大的PO，三極管一般工作在臨界參數(shù)狀態(tài)極限值:ICM、UCEM

、PCM。

5

根據(jù)在正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通情況，三極管可分為幾個(gè)工作狀態(tài)：1.甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通PE=VCCIC不變。理想情況下，最高=50%一般=25%。為了提高，Q下移。二.功放電路的幾種工作狀態(tài)62.乙類：導(dǎo)通角等于180°Q在截止區(qū)，三極管在輸入信號(hào)的正半周導(dǎo)通。管耗小，但只放大半個(gè)波形，失真大。P331圖10.273.甲乙類：導(dǎo)通角大于180°丙類：導(dǎo)通角小于180°Q點(diǎn)比甲類低，比乙類高三極管在輸出信號(hào)的大半個(gè)周期導(dǎo)通，IC比甲類小，管耗較小，但失真嚴(yán)重。2、3類：PE=VCCIC（AV）其中IC（AV）8甲乙類180°～360°導(dǎo)電乙類180°導(dǎo)電圖17.01三極管的四種工作狀態(tài)丙類<180°導(dǎo)電甲類360°導(dǎo)電9類別工作點(diǎn)波形導(dǎo)通角特點(diǎn)甲類甲乙類乙類較高較低最低360180180—360無(wú)失真效率低失真大效率最高失真大效率較高10三極管的靜態(tài)功耗：若甲類功率放大器分析

11放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率

在輸出特性曲線上，正好是三角形ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。

要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom和Iom都要大。最大輸出功率動(dòng)態(tài)功耗（當(dāng)輸入信號(hào)Ui時(shí)）

12此電路的最高效率甲類功率放大器存在的缺點(diǎn)：

輸出功率小靜態(tài)功率大，效率低電源提供的功率133.甲乙類：導(dǎo)通角大于180°互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器5.2乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路ClassBComplementarysymmetrypoweramplifier乙類互補(bǔ)功率放大電路及波形14ic1ic2

靜態(tài)時(shí)：ui=0Vic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)）

uo=0V動(dòng)態(tài)時(shí)：ui

0VT1截止，T2導(dǎo)通ui>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作。二、工作原理（設(shè)ui為正弦波）15ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL(1)靜態(tài)電流ICQ、IBQ等于零；(2)每管導(dǎo)通時(shí)間為半個(gè)周期；(3)存在交越失真。推挽式功放PushpullPoweramplifier

特點(diǎn)：16負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCESvo=-vce圖解法組合特性分析——圖解法17（1）最大不失真輸出功率Pomax實(shí)際輸出功率Po圖解分析演示圖三、分析計(jì)算AB負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCES18變壓器耦合乙類推挽功率放大電路19單個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗兩管管耗（2）管耗PT20當(dāng)（4）效率（3）電源供給的功率PV21問(wèn)：Vom=？PT1最大,PT1max=？用PT1對(duì)Vom求導(dǎo)得出：PT1max發(fā)生在Vom=0.64VCC處。將Vom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式：四．三極管的最大管耗221.PCMPT1max=0.2Pom2．選管條件過(guò)損耗區(qū)由集電極功耗PCm所決定。過(guò)電壓區(qū)由c、e間的擊穿電壓V(BR)CEO所決定。過(guò)電流區(qū)是由最大允許集電極電流確定的，超過(guò)此值，β將明顯下降。23例1：電路如圖，設(shè)VCC=12V，RL=8，BJT參數(shù)ICM=2A，V（BR）CEO=30V，PCM=5W。試求（1）Pom，BJT安全否？（2）=0.6時(shí)的PO。解（1）ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL都小于極限值，所以BJT安全。（2）24tuo交越失真uit+VCC-VCCuiiLRLT1T2A存在交越失真OCL電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺點(diǎn)交越失真演示Crossoverdistorsion25R1D1D2R2

靜態(tài)時(shí):

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)——甲乙類工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè)ui加入正弦信號(hào)。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。+VCC-VCCULuiiLRLT1T2電路中增加R1、D1、D2、R2支路（DTL）1.基本原理

一.甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路5.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路26uB1tUTtiBIBQICQiCuBEiBib特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。iCQuceUSC/REUSCIBQ波形關(guān)系：272.帶前置放大級(jí)的功率放大器28增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。cbeT1T2ibicbecibic1

2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。cbeT1T2ibic復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型becibic3.電路中增加復(fù)合管29

復(fù)合管連接方法注意以下三個(gè)問(wèn)題：復(fù)合管也稱為達(dá)林頓管1.兩管復(fù)合后，外加電壓的極性應(yīng)保證兩管都能正常工作，且前管的輸出電流作為后管的輸入電流；2.復(fù)合管類型由前級(jí)管子類型決定；3.為了使兩個(gè)復(fù)合管參數(shù)對(duì)稱，一般在兩個(gè)復(fù)合管中，選后級(jí)三極管為同一型號(hào)的大功率三極管，以便特性之間實(shí)現(xiàn)良好的匹配。rbe=rbe1+(1+β1)rbe2rbe=rbe130

復(fù)合管1.組成原則：T1管的c﹑e極接T2管的b﹑c極； 兩管都處于放大區(qū)（電流走得通）。2.復(fù)合管等效管類型由第一個(gè)管子決定。end3.同類型復(fù)合管的rbe=rbe1+(1+β1)rbe2互補(bǔ)型復(fù)合管的rbe=rbe131

T1：電壓推動(dòng)級(jí)（前置級(jí)）

T2、R1、R2：UBE擴(kuò)大電路

T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放準(zhǔn)互補(bǔ)

輸出級(jí)中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。+VCC-VCCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6

合理選擇R1、R2大小，b3、b5間便可得到UBE2任意倍數(shù)的電壓（BTL）。4.改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：321、基本原理.單電源供電；.輸出加有大電容。（1）靜態(tài)分析則T1、T2特性對(duì)稱，令：VCC/2RLuiT1T2+VCCCAUL+-UC二.甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路（OTL）LLπ21fRC333若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（電容相當(dāng)于電源）RLuiT1T2+VCCCAUL+-時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；時(shí)，T1截止、T2導(dǎo)通。設(shè)輸入端在0.5VCC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)（2）動(dòng)態(tài)分析34若忽略交越失真的影響，且ui幅度足夠大。則：LCCLCCLRVIVU22maxmax==，（3）輸出功率及效率35（1）靜態(tài)偏置（2）動(dòng)態(tài)工作情況

調(diào)整R1、R2阻值的大小，可使此時(shí)電容上電壓此電路存在的問(wèn)題：輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達(dá)不到VCC/2。動(dòng)畫(huà)演示2、實(shí)際電路——克服交越失真R1、R2電阻分壓器引回負(fù)反饋使VK穩(wěn)定。36靜態(tài)時(shí)C3充電后，其兩端有一固定電壓動(dòng)態(tài)時(shí)由于C3很大，兩端電壓基本不變，使D點(diǎn)電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達(dá)到VCC/2。自舉電路自舉電路3.帶自舉電路的單電源功放37OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型無(wú)輸出變壓器形式（OTL電路）無(wú)輸出電容形式（OCL電路）總結(jié)：互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型38

5.4集成功率放大器集成功率放大器廣泛用于音響、電視和小電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方面。集成功放是在集成運(yùn)算放大器的電壓互補(bǔ)輸出級(jí)后，加入互補(bǔ)功率輸出級(jí)而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實(shí)際上也就是一個(gè)具有直接耦合特點(diǎn)的運(yùn)算放大器。它的使用方法原則上與集成運(yùn)算放大器相同。39集成功放使用時(shí)不能超過(guò)規(guī)定的極限參數(shù)，極限參數(shù)主要有功耗和最大允許電源電壓。集成功放要加有足夠大的散熱器，保證在額定功耗下溫度不超過(guò)允許值。集成功放一般允許加上較高的工作電壓，但許多集成功放可以在低電壓下工作，適用于無(wú)交流供電的場(chǎng)合，此時(shí)集成功放電源電流較大，非線性失真也較大。40

BTL互補(bǔ)功率放大電路

BTL互補(bǔ)功率放大電路方框圖如圖所示。它是由兩路功率放大電路和反相比例電路組合而成，負(fù)載接在兩輸出端之間。兩路功率放大電路的輸入信號(hào)是反相的，所以負(fù)載一端的電位升高時(shí)，另一端則降低，因此負(fù)載上獲得的信號(hào)電壓要增加一倍。BTL放大電路輸出功率較大，負(fù)載可以不接地。圖BTL互補(bǔ)功放電路方框圖41

5.3.5雙通道功率放大電路

雙通道功率放大電路是用于立體聲音響設(shè)備的功率放大電路，一般有專門(mén)的集成功率放大器產(chǎn)品。它有一個(gè)左聲道功放和一個(gè)右聲道功放，這兩個(gè)功放的技術(shù)指標(biāo)是相同的，需要在專門(mén)的立體聲音源下才能顯現(xiàn)出立體聲效果。有的高級(jí)音響設(shè)備一個(gè)聲道分成二、三個(gè)頻段放大，有相應(yīng)的低頻段、中頻段和高頻段放大器。42這里介紹一個(gè)實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。其中主要環(huán)節(jié)有：(1)恒流源式差動(dòng)放大輸入級(jí)（T1、T2、T3）；(2)偏置電路（R1、D1、D2）；(3)恒流源負(fù)載（T5）；(4)OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放輸出級(jí)（T7、T8、T9、T10）；(5)負(fù)反饋電路（Rf、C1、Rb2構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋）；(6)