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1、第四章 功率放大电路,例: 扩音系统,功率放大器的作用: 用作放大电路的输出级,以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。,4.1 概述,一、功放电路的主要特点,1、功放电路的要求,(2)有较高效率,PV是直流电源提供的功率。,(1)提供足够大的输出功率PO PO是交流电压和交流电流有效值的乘积。,2、注意的问题,(1)BJT工作在大信号状态,所以小信号模型不适用,应用图解法。,(2)BJT往往工作在极限参数情况下,要注意安 全使用。考虑散热问题及过电压、过电流保护问 题。,3、解决的问题,失真尽可能小的情况下,获得尽可能大 的输出功率。,例如在测量系统和电声设备中,要求非
2、线性失真小;而控制电机的伺服电路中,要求大的输出功率。,二、功放电路的分类,功率放大电路按其晶体管导通时间的不同,可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等。 四类功放的工作状态示意图如下图所示:,甲类:BJT在整个周期都导通。Q点位于直流负载线的中点。,由于有静态电流的存在,所以损耗大,效率低(最高50%),所以不用于功放,而用于电压放大。,乙类:BJT只有半周导通。Q点约为0。,损耗小,效率高,用于功放,但失真严重。,甲乙类:介于甲类和乙类之间,BJT导通时间大于半周而小于一周。Q点略大于0。,损耗较小,效率较高,用于功放,但失真严重。,射极输出器输出电阻低,带负载 能力强,可以用做功率放大器吗?,
3、问题讨论:,还有丙类功率放大电路,BJT导通时间小于半周。用于高频功放电路或某些振荡电路。,如何解决效率低的问题?,办法:降低Q点,但又会引起截止失真,既降低Q点又不会引起截止失真的办法: 采用推挽输出电路,或互补对称射极输出器,OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称功放的类型:,4.2 乙类双电源互补对称功放(OCL),互补对称:电路中采用两个晶体管:NPN、PNP各一支;两管特性一致。组成互补对称式射极输出器,一、工作原理(设ui为正弦波),静态时:,ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V,动态时:,
4、ui 0V,T1截止,T2导通,ui 0V,T1导通,T2截止,iO= ic1 ;,iO= - ic2,注意:T1、T2两个晶体管都只导通半个周期。,二、选管原则,1、每只晶体管的最大允许管耗(或集电极功率损 耗)PCM必须大于PT1max=0.2Pomax;,2、考虑到当T2接近饱和导通时,忽略饱和压降,此时VT1管的uCE1具有最大值,且等于2UCC。因此,应选用UCEO2UCC的管子。,3、通过晶体管的最大集电极电流约为UCC/RL,所选晶体管的ICM一般不宜低于此值。,三、输入输入波形图,死区电压,(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零; (2) 每管导通时间于半个周期 ; (3) 存
5、在交越失真。,特点:,1.克服交越失真的措施:,静态时: T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、 D2的正向导通压降,致使两管均处于微弱导通状态;,动态时:设 ui 加入正弦信号。正半周 T2 截止,T1 基极电位进一步提高,进入良好的导通状态;负半周T1截止,T2 基极电位进一步提高,进入良好的导通状态。,电路中增加 R1、D1、D2、R2支路,甲乙类,一、特点,1. 单电源供电;,2. 输出加有大电容。,二、静态分析,则 T1、T2 特性对称,,令:,4.3 乙类单电源互补对称功放(OTL),三、动态分析,若输出电容足够大,其上电压基本保持不变,则负载上得到的交流信号正负半周对称,但存
6、在交越失真。,(UC相当于电源),时,T1导通、T2截止;,设输入端在0.5UCC直流电平基础上加入正弦信号,实用OTL互补输出功放电路,调节R,使静态UA=0.5UCC,D1 、 D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降,克服交越失真,Re1 、 Re2:电阻值12,射极负反馈电阻,也起限流保护作用,4.4 集成功率放大器,特点:工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线,即可向负载提供一定的功率。,集成功放LM384:,生产厂家:美国半导体器件公司,电路形式:OTL,输出功率:8负载上可得到5W功率,电源电压:最大为28V,集成功放 LM384管脚说明:,14 - 电源端( Vcc),3、4、5、7 - 接地端( GND) 10、11、12 - 接地端(GND),2、6 - 输入端 (一般2脚接地),8 - 输出端 (经500 电容接负载),1 - 接旁路电容(5 ),9、13 - 空脚(NC),集成功放 LM384 外部电路典型接法:,调节音量,电源滤波电容,外接旁路电容,低通滤波,去除高频噪声,输入信号,输出耦合大电容,