1、第11講,第11章 基本放大電路,11.3.1 概述 11.3.2 變壓器耦合功率放大電路 11.3.3 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路原理 11.3.4 無輸出變壓器(OTL)的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路 11.3.5 無輸出電容(OCL)的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路 11.3.6 實(shí)際功放電路 11.3.7 集成功率放大器(教材12.8),11.3 功率放大電路,例： 擴(kuò)音系統(tǒng),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。,11.3.1 概述,分析功放電路應(yīng)注意的問題,(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

2、、UCEM 、 PCM 。,(2) 電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。,(3) 電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少 晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。,Pomax : 負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。 PE ： 電源提供的直流功率。,射極輸出器效率低的原因 ：,一般射隨靜態(tài)工作點(diǎn)（Q）設(shè)置較高（靠近負(fù)載線的中部），信號(hào)波形正負(fù)半周均不失真 。電路中存在的靜態(tài)電流（ICQ），在晶體管和射極電阻中造成較大靜態(tài)損耗，致使效率降低。設(shè)Q點(diǎn)正好在負(fù)載線中點(diǎn)，若忽略晶體管的飽和壓降，則有： UCEQ = 0.5USC ； ICQ =0.5USC /RE。,如何解決效率低的問題？,辦法：

3、降低Q點(diǎn),但又會(huì)引起截止失真,既降低Q點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的辦法： 采用推挽輸出電路，或互補(bǔ)對(duì)稱射極輸出器,11.3.2 變壓器耦合推挽功率放大電路,輸入變壓器：將輸入信號(hào)分成兩個(gè)大小相等相位相反的信號(hào)，分別送兩個(gè)放大器的基極，使T1、T2輪流導(dǎo)通。,輸出變壓器：將兩個(gè)集電極輸出信號(hào)合為一個(gè)信號(hào)，耦合到副邊輸出給負(fù)載。,放大器：由兩個(gè)共射極放大器組成，兩個(gè)三極管的射極接在一起，,直流通道,變壓器線圈對(duì)于直流相當(dāng)于短路,對(duì)于任何一個(gè)三極管都是靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定的共射極放大器,兩個(gè)三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)都設(shè)在剛剛超過死區(qū), IB很小,IC也很小,降低直流功耗。,交流通道,ib1,ui0,ui0,輸入信號(hào)正

4、半周，T1導(dǎo)通，T2截止,輸入信號(hào)負(fù)半周，T2導(dǎo)通，T1截止,11.3.3 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,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,NPN型,PNP型,一、工作原理（設(shè)ui為正弦波）,靜態(tài)時(shí)：,ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V,動(dòng)態(tài)時(shí)：,ui 0V,T1截止，T2導(dǎo)通,ui 0V,T1導(dǎo)通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式。,輸入輸入波形圖,死區(qū)電壓,(1) 靜態(tài)電流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管導(dǎo)通時(shí)間于半個(gè)周期 ； (3) 存在交越失真。

5、,特點(diǎn)：,二、最大輸出功率及效率的計(jì)算,假設(shè) ui 為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)輸出達(dá)到最大值。,負(fù)載上得到的最大功率為：,若忽略晶體管的飽和壓降，則負(fù)載（RL)上的電壓和電流分別為：,電源提供的直流平均功率計(jì)算：,每個(gè)電源中的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為:,兩個(gè)電源提供的總功率為：,USC1 =USC2 =USC,效率為：,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型：,11.3.4 無輸出變壓器的互補(bǔ)對(duì)稱功放電路,一、特點(diǎn),1. 單電源供電；,2. 輸出加有大電容。,二、靜態(tài)分析,則

6、T1、T2 特性對(duì)稱，,令：,三、動(dòng)態(tài)分析,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。,（UC相當(dāng)于電源）,時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；,設(shè)輸入端在0.5USC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào),四、輸出功率及效率,若忽略交越失真的影響，且 ui 幅度足夠大。則：,實(shí)用OTL互補(bǔ)輸出功放電路,調(diào)節(jié)R,使靜態(tài)UA=0.5USC,D1 、 D2使b1和b2之間的電位差等于2個(gè)二極管正向壓降，克服交越失真,Re1 、 Re2：電阻值12，射極負(fù)反饋電阻，也起限流保護(hù)作用,增加對(duì)稱的負(fù)電源-USC ，使靜態(tài)時(shí)的A點(diǎn)電位為0,11.3.5 無輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱功放電

7、路,OTL電路,OCL電路,存在交越失真,OCL電路,1.克服交越失真的措施：,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)；,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)。,電路中增加 R1、D1、D2、R2支路,波形關(guān)系：,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。,為更換好地和T1、T2兩發(fā)射結(jié)電位配合，克服交越失真電路中的D1、D2兩二極管可以用UBE電壓倍增電路替代。,2.

8、UBE電壓倍增電路,合理選擇R1、R2大小，B1、 B2間便可得到 UBE 任意倍數(shù)的 電壓。,圖中B1、B2分別接T1、 T2的基極。假設(shè)I IB，則,3. 電路中增加復(fù)合管,增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。, 1 2,晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。,復(fù)合NPN型,復(fù)合PNP型,改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：,T1：電壓推動(dòng)級(jí),T1、R1、R2： UBE倍增電路,T3、T4、T5、T6： 復(fù)合管構(gòu)成的輸出級(jí),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。,集成運(yùn)放內(nèi)部的功率放大器,11.3.6 實(shí)際功放電路,這里介紹一個(gè)實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。其中

9、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) 共射放大級(jí)（T4）； (7) 校正環(huán)節(jié)（C5、R4）； (8) UBE倍增電路（T6、R2、R3）； (9) 調(diào)整輸出級(jí)工作點(diǎn)元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。,差動(dòng)放大級(jí),反饋級(jí),偏置電路,共射放大級(jí),UBE 倍增 電路,恒流源 負(fù)載,準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí),保險(xiǎn)管,負(fù)載,實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路：,11.3.7 集成功率放大器,特點(diǎn)：工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。,集成功放LM384：,生產(chǎn)廠家：美國半導(dǎo)體器件公司,電路形式：OTL,輸出功率：8負(fù)載上可得到5W功率,電源電壓：最大為28V,集成功放 LM384管腳說明:,14 - 電源端（ Vcc）,3、4、5、7 - 接地端（ GND） 10、