8.1功率放大電路的一般問題8.3乙類互補對稱功率放大電路

8.4甲乙類互補對稱功率放大電路8.5集成功率放大器8功率放大電路

甲乙類雙電源互補對稱電路

甲乙類單電源互補對稱電路8.2甲類放大2021/10/10星期日1多級放大電路輸入級—Ri

中間放大級—AV

輸出級—Ro

共集、共射共射、共基共集第5章場效應(yīng)管第6.2節(jié)差分放大電路2個信號相減第8章功率放大電路直接耦合零漂Ri

RL特別小第6.1節(jié)電流源第6章集成運算放大器性能改善第7章反饋技術(shù)、方法第8、9、10章運算放大器應(yīng)用各種功能電路2021/10/10星期日2例：擴音系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)功率放大器的作用：電子設(shè)備通常由多級放大器組成，而最后一級總是要推動一定的負(fù)載，功率放大器就是用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。概述功率放大電壓放大信號提取2021/10/10星期日3例2：溫度控制R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻Ua:基準(zhǔn)電壓Rt:熱敏電阻A：電壓放大器RtTUO室溫T

溫度調(diào)節(jié)過程UbUO1R1aR2uoUsc+R3Rt

功放b溫控室A+-uo1加熱元件2021/10/10星期日4功率放大電路構(gòu)成的耳聾助聽器電路該圖是用功率放大電路XG2822構(gòu)成的耳聾助聽器電路。

適用于各種耳聾程度不同的患者。2021/10/10星期日5功率放大電路構(gòu)成的汽車倒車報警電路該圖是用功放電路LM386構(gòu)成的汽車倒車報警電路。2021/10/10星期日6?以上是功率放大電路在2個方面的應(yīng)用，由于功率放大電路可以提供足夠的輸出電壓和電流以驅(qū)動輸出執(zhí)行機構(gòu)，通過輸出執(zhí)行機構(gòu)把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能，故還可用來驅(qū)動記錄儀、陰極射線管（CRT）、繼電器、伺服電機等，用途相當(dāng)廣泛。2021/10/10星期日78.1功率放大電路的一般問題1.定義是一種以輸出較大功率為目的的放大電路，因此，要求同時輸出較大的電壓和電流。管子工作在接近極限狀態(tài)。一般直接驅(qū)動負(fù)載，帶載能力要強。特殊工作場合：負(fù)載RL特別小2.幾個特殊問題(1)性能指標(biāo)(2)大信號（極限）狀態(tài)(3)如何提高輸出功率2021/10/10星期日88.1功率放大電路的一般問題2.幾個特殊問題(1)性能指標(biāo)輸出功率效率(2)大信號（極限）狀態(tài)功放管的安全問題（ICM、PCM、V(BR)CEO）分析方法：大信號模型、圖解法（求Vom）(3)如何提高輸出功率最大輸出功率Pomax=?忽略輸入功率所謂效率就是負(fù)載得到的有用信號功率和電源供給的直流功率的比值。這個值越大，意味著效率越高。2021/10/10星期日98.1功率放大電路的一般問題2.幾個特殊問題(3)如何提高輸出功率Vom

、Iom

Po

電源功率PV一定時:PT

Po

（即提高效率）ICM、PCM、V(BR)CEO安全區(qū)域限制要求最佳負(fù)載Q下移

PT

效率

但非線性失真嚴(yán)重2021/10/10星期日10功放電路中電流、電壓都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM

、V（BR）CEM

、

PCM

。

ICMPCMVCEMIcvce2021/10/10星期日11注意：電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。在功放電路中，有相當(dāng)大的功耗在管子的集電結(jié)上，使結(jié)溫和管殼溫度升高，因此也必須注意放大器件的散熱問題。另外，在功放電路中，功率管損壞的可能性也較大，所以要注意保護功率管。3.要解決的問題

提高效率

減小失真

管子的保護2021/10/10星期日124.三種工作狀態(tài)

三極管根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)的導(dǎo)通情況，可分為幾個工作狀態(tài)：乙類：導(dǎo)通角等于180°甲類：一個周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：導(dǎo)通角大于180°丙類：導(dǎo)通角小于180°#

功率放大電路與前面介紹的電壓放大電路有本質(zhì)上的區(qū)別嗎？2021/10/10星期日132021/10/10星期日14

射極輸出器的輸出電阻低，帶負(fù)載能力強，但做功放不適合。為什么？解釋如下：問題討論RbvoVCCviibRE射極輸出器能否做功率放大？8.2甲類放大2021/10/10星期日15RbvoVCCviRE射極輸出器效率的估算：(設(shè)RL=RE)votvoibQicvceVCC2021/10/10星期日16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：vo的取值范圍QIcvCEVCC直流負(fù)載線交流負(fù)載線VCEQ=0.5VCC

靜態(tài)工作點：

為得到較大的輸出信號，假設(shè)將射極輸出器的靜態(tài)工作點（Q）設(shè)置在負(fù)載線的中部，令信號波形正負(fù)半周均不失真，如下圖所示。2021/10/10星期日17三極管的靜態(tài)功耗：若2021/10/10星期日18動態(tài)功耗（當(dāng)輸入信號Vi時）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2021/10/10星期日19電源提供的功率此電路的最高效率甲類功率放大器存在的缺點：

輸出功率小靜態(tài)功率大，效率低，但失真小2021/10/10星期日202021/10/10星期日21甲類單管功率放大電路及相關(guān)波形在該電路中，C1為輸入交流耦合電容，T為輸出變壓器，其一次繞組串接在VT1的集電極回路中，作為VT1的集電極負(fù)載，二次側(cè)直接驅(qū)動揚聲器BL，BL是一種低阻抗的發(fā)聲元件，采用變壓器可以起到阻抗變換作用，可以使負(fù)載獲得較大的功率。電路中的VT1管通過R1與R2分壓得到基極偏置電壓，通過T一次繞組n1得到了集電極電壓。但該電路無論有無輸入信號ui，VT1始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，靜態(tài)電流比較大，也就是VT1的集電極損耗較大，效率較低，約為35%左右。由于VT1的導(dǎo)通與輸入信號無關(guān)，故稱這種工作狀態(tài)為甲類工作狀態(tài)，通常多應(yīng)用在功率較小的場合。

其輸入耦合方式也可以是變壓器耦合方式。2021/10/10星期日22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：采用推挽輸出電路，或互補對稱射極輸出器。缺點：但又會引起截止失真。2021/10/10星期日23上圖所示是一種較典型的乙類推挽功率放大電路及其相關(guān)波形。

該電路的工作電源UCC連接在輸出變壓器T2一次的中間抽頭處，通過2組繞組加到2個管子VT1與VT2的集電極上。輸入信號ui通過輸入變壓器T1耦合，由其二次側(cè)的兩級繞組加到VT1與VT2的基極。乙類功率放大電路

電路是由2個特性基本相同的三極管VT1與VT2組成了對稱放大電路，當(dāng)無信號輸入時（即ui=0），VT1與VT2均處于截止?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)工作電流近于零，當(dāng)有信號輸入時，才會有管子導(dǎo)通。以輸入信號ui為正弦波為例，其工作情況如下。（1）負(fù)半周：當(dāng)輸入的正弦波信號為正半周時，VT1導(dǎo)通、VT2截止。（2）負(fù)半周：當(dāng)輸入的正弦波信號為負(fù)半周時，VT2導(dǎo)通、VT1截止。?這樣，VT1與VT2交替導(dǎo)通時產(chǎn)生的電流在輸出變壓器T2中合成后，就可在負(fù)載上獲得純正的正弦波。由此可見，VT1與VT2只有在輸入信號的作用下才會導(dǎo)通，通常將這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)，又由于VT1與VT2是交替工作的，故稱這種形式為推挽方式。2021/10/10星期日24主要特點?乙類推挽放大電路的輸出功率較大，失真較小，效率較高（通?？蛇_到60%左右），故在一些低功耗的場合應(yīng)用較多，但由于其需要配置輸入、輸出變壓器，故成本較高。2021/10/10星期日25

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）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess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：8.3乙類雙電源互補對稱功率放大電路2021/10/10星期日261.電路組成

由一對NPN、PNP特性相同的互補三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱為OCL互補功率放大電路。(1)互補：vi=0

vBE1=vBE2=0

T1,T2截止

iO=0,vO=0vi>0

vBE1=vBE2>0

T1導(dǎo)通

,T2截止

iO=iE1,vO>0vi<0

vBE1=vBE2<0

T1截止

,T2導(dǎo)通

iO=iE2,vO<02021/10/10星期日27(2)對稱：NPN、PNP特性相同（對管）正、負(fù)電源相等2.工作原理

兩個三極管在信號正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個完整的波形。2021/10/10星期日28工作原理（設(shè)vi為正弦波）ic1ic2

靜態(tài)時：vi=0V

ic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)）

vo=0V動態(tài)時：vi

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

;vi-VCCT1T2vo+VccRLiLiL=ic2注意：T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作。2021/10/10星期日29ui-VCCT1T2vo+VCCRLiL輸入輸出波形圖vivovovo′交越失真死區(qū)電壓由于沒有直流偏置，功率管的iB必須在|vBE|大于門坎電壓時，才有顯著變化。當(dāng)輸入信號低于這個值時，T1T2都截止，會出現(xiàn)一段死區(qū)。這種現(xiàn)象稱為交越失真。2021/10/10星期日30ui-VCCT1T2vo+VCCRLiL(1)靜態(tài)電流

ICQ、IBQ等于零；(2)每管導(dǎo)通時間為半個周期；(3)存在交越失真。

特點：2021/10/10星期日312.分析計算(1)圖解分析（求Vom）輸出功率最大不失真輸出功率效率2021/10/1