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1、课题六 功率放大电路,教学目标和要求 1.能力目标要求1)熟悉功率放大电路的主要特点、性能指标、主要类型及电路特性； 2)熟练掌握如何解决输出功率、效率和非线性失真三者之间的矛盾； 3)掌握OCL与OTL功率放大电路的基本组成及其区别； 4)要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT的选择； 5)正确理解甲乙互补对称功放电路的工作原理及计算； 6)了解各种功率器件及散热问题、了解集成功率放大器的使用(可作为选讲内容)； 7)功率放大电路主要参数分析与计算。,下一页,课题六 功率放大电路,教学目标和要求 2.知识目标要求 1)理解功率放大电路的基本概念和分类； 2)理解功率放
2、大电路的特点(与电压放大电路比较)及类型； 3 ) OCL和OTL互补对称功率放大电路的结构、特点及工作原理； 4)掌握功率、效率和管耗的计算及相互关系； 5)掌握功放管的选择。,下一页,上一页,课题六 功率放大电路,课题6.1集成功率放大电路的制作 课题6.2功率放大电路 课题6.3OTL音频功率放大电路的制作与调试 小结,课题6.1 集成功率放大电路的制作,6.1.1实训目的 1)熟悉万用表、示波器等仪器的使用。 2)了解功率放大电路的构成，加深对功率放大电路的感性认识。 3)掌握电路元器件的选择及检测方法。 4)熟悉集成功率放大电路的型号、参数及其应用。 6.1.2实训器材 双踪示波器；
3、万用表；电烙铁、电路板制作工具、电路板及其元件等。,下一页,课题6.1 集成功率放大电路的制作,6.1.3实训过程 1.分析电路工作原理 集成功率放大电路如图6-1所示。 2.选择元件 本制作需要的主要元件清单见表6-1。 3.制作印制电路板(PCB) 利用Protel 软件绘制原理图和PCB图。要求使用单面覆铜板。尺寸为：100mm100mm，参考图如图6-2所示，用热转印法制作出PCB板。,下一页,上一页,课题6.1 集成功率放大电路的制作,6.1.3实训过程4.安装焊接调试电路装配时要注意的是二极管的极性，变压器选50W、20V，三极管要注意极性，TDA2030A需要装上散热器才能工作。
4、 装好后再检查一遍，无误后接通电源。 这时用万用表测量3 300F滤波电容两端，应有24 V左右的电压，调节三极管C1815基极100 k可调电阻，使三极管工作于放大状态(UCE5V)，断电，接入信号源和音箱重新开机，分别调节音量和音调旋钮，观察声音的变化。 6.1.4实训报告 整理实验数据，写出完整的实训报告。,上一页,返 回,课题6.2 功率放大电路,6.2.1功率放大电路概述 1.功率放大电路的主要特点1)要求功放电路的输出功率足够大，因而需要输出电压和电流的幅值足够大。2)处于大信号输入工作状态，动态工作范围很大。3)通常采用图解分析方法分析功放电路。4)电路末级采用功率管，极限参数I
5、CM、U(BR)CEO 、 PCM等应满足实际工作要求，并留有一定余量。5)分析的主要指标是输出功率、效率和非线性失真等。,下一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.1功率放大电路概述 2.功率放大电路的基本要求 (1)输出功率大 (2)效率高 (3)非线性失真小 (4)功率管的散热与保护措施,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.1功率放大电路概述 3.功率放大电路的类型 1)根据功率放大电路中三极管静态工作点设置的不同，可分为以下几种。 甲类功率放大器。如图6-3(a)、(b)。 乙类功率放大器。如图6-3(c)。 甲乙类功率放大器。如图6-3(d)。 2)根据功率放大器输出端
6、的结构特点，可分为以下几种。 有输出变压器功率放大电路。 无输出变压器功率放大电路(又称OTL功放电路)。 无输出电容器功率放大电路(又称OCL功放电路)。 桥式无输出变压器功率放大电路(又称BTL功放电路)。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.1功率放大电路概述 4.功率放大电路的主要性能指标 (1)最大输出功率Pom(2)效率(3)非线性失真系数THD,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 1.单管甲类功率放大器 1)电路组成。图6-4所示为单管甲类功放电路。 2)静态时，即输入信号ui=0时，集电极电流IC=ICQ，如图6-4所示，由于T2
7、的一次侧线圈中通过的是恒定直流电流，所以二次侧负载RL上没有电流通过，放大器无信号输出。 3)动态时，即当ui 0有输入信号时，信号经过T1和Cb送入三极管的基极和发射极之间，产生变化的基极电流iB，使三极管集电极输出变化较大的集电极电流iC，变化的集电极电流iC通过变压器T2在二次侧线圈回路中感应出功率较大的信号电流io，从而将三极管输出的信号功率传递给负载RL。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 4)效率。 功放三极管输出的最大功率为5)电路特点：采用单电源供电；有输出耦合变压器，体积大；效率低；低频响应差。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6
8、.2.2基本功率放大电路 2.互补对称式推挽OCL功率放大电路 原理如图6-5 (a)所示。 其中，三极管V1和V2为互补对称推挽功率放大管，二者类型不同但放大倍数等性能参数一致，俗称“功放对管”。 1)静态时，集电极电流IC1=0、IC2=0。 2)动态时，信号工作波形成如图6-5 (b)所示。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 3)交越失真。 当信号比较小(零点附近)时，其输出波形将会产生失真，如图6-6 (a)所示。由于信号在过零点附近三极管未导通而产生的波形失真，称为交越失真。 4)甲乙类功放电路。 以消除电路中的交越失真，如图6-6 (b)的电路所
9、示。5)电路特点： 采用正、负双电源供电；无输出电容，负载直接接地，应注意保护好功放管及负载的安全；低频响应好，音质好。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 3.互补对称式推挽OTL功率放大电路 互补对称式推挽OTL功放电路的原理如图6-7(a)所示。 1)静态时，集电极电流IC1=0、IC2=0。 2)动态时，如图6-7所示。 3)交越失真。 与互补对称式推挽OCL功放电路一样，在互补对称式推挽OTL的功放电路中，由于三极管输入特性的非线性，当信号比较小时(零点附近)，其输出波形将会产生交越失真，需要在实际电路的V1和V2基极之间加一定的偏置电路，形成一定的
10、电压差来消除电路中的交越失真。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 4)典型应用电路。 图6-8是典型的互补对称式推挽OTL功放电路。 5)“自举电路”。 在图6-8中，R4和C4是为了改善输出波形、提高电路的功率增益而引入的，通常称为“自举电路”。 如图6-9所示。 6)电路特点： 采用单电源供电；有输出电容与负载相连接地；低频响应差；存在顶部失真，须采用“自举电路”消除。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 4.复合管功率放大器 复合管是用两只或两只以上的三极管按照一定的规律进行组合，等效为一只三极管。复合管又称达林顿管，
11、如图6-10所示。特点如下： 1)复合管的类型取决于前一只三极管，即iB1向内流的等效为NPN型管，如图6-10(a)和图6-10(d)所示。 iB1向外流的等效为PNP型管，如图6-10(b)和图6-10(e)所示。 2)复合管的电流放大系数等于各三极管的电流放大系数的乘积。 3)复合管的各极电流必须符合电流一致性原则，即各极电流的流向必须一致。 图6-11为一采用复合管作为功放管的OCL电路,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 5.集成功率放大器(1)LM386集成功放1)主要性能参数。LM386是小功率音频功率放大器集成电路，图6-12是它的外形和引脚排
12、列图。 2)引脚功能。 3)典型应用电路。 图6-13是用LM386组成OTL功放电路的应用电路。,下一页,上一页,课题6.2 功率放大电路,6.2.2基本功率放大电路 (2)TDA2030集成功放 1)主要性能参数。 TDA2030集成功放的引脚排列如图6-14(a)所示。 2)引脚功能。TDA2030有两个信号输入端，当信号从2端输入时，构成反相放大器；从1端输入时，构成同相放大器。3脚为负电源，5脚为正电源，4脚为输出端。 3)典型应用电路。图6-14 ( b)所示电路构成由双电源供电的OCL功率放大器，图6-14 ( c)所示可构成单电源供电的OTL功率放大器，还可由两个TDA2030
13、集成功放构成BTL功率放大电路。,上一页,返 回,课题6.3 OTL音频功率放大电路的制作与调试,6.3.1电路原理与元器件的作用 1.电路原理图 OTL音频功率放大电路的原理如图6-15所示。 2.电路分析 (1)音量调节及音调电路 (2)前置放大级 (3)推动级 (4)功率输出级 (5)负载电路,下一页,课题6.3 OTL音频功率放大电路的制作与调试,6.3.2电路主要技术参数与要求 (1)最大输出功率：5W (2)频率范围及其不均匀度：20Hz20kHz，1.5 dB (3)谐波失真：0.5% (4)信噪比：50dB 6.3.3电路元器件的参数及功能 OTL音频功率放大电路元器件参数及功
14、能见表6-2-1、表6-2-2 、表6-2-3 。,下一页,上一页,课题6.3 OTL音频功率放大电路的制作与调试,6.3.4 OTL音频功率放大电路的制作 1)OTL音频功率放大电路的功能模块划分。按各电路的功能不同，把电路分成若干个功能模块，填写到表6-3中。 2)对所划分的功能模块进行电路功能分析，并能用简洁的语言表述，填写到表6-4中。 3)整机参数分析计算。记录于表6-5中。 4)根据电路元器件清单，检查需要组装电路的元器件的数量和质量，在清点元器件正确的基础上，根据图6-16所示的电路板图进行电路焊接，注意元器件排列整齐，焊点光滑而不虚焊，元器件位置正确。整体焊接完成后，检查电路的
15、焊接质量。,下一页,上一页,课题6.3 OTL音频功率放大电路的制作与调试,6.3.5 OTL音频功率放大电路的调试与综合测试 1.静态调试 1)调RP1滑动片逆时针到底， RP2、RP3、RP4置中间位置， RP5逆时针到底。 2)用万用表检查测试板电源两端口无短路。 3)电路正常工作后，不加输入信号，即us=0，调RP4至V4发射极电压为6V。 4)调RP5至V6管的基极与V4管的基极间电压为1.8 V左右，此时IC5、IC7为510mA。把测试的结果记录于表6-6。 5)完成上述步骤后测试放大器静态工作点，判断电路是否工作正常。,下一页,上一页,课题6.3 OTL音频功率放大电路的制作与
16、调试,6.3.5 OTL音频功率放大电路的调试与综合测试 2.动态调试 (1)调试电路无交越失真和限幅失真，接负载RL (2)电路的灵敏度及最大不失真功率的测试 接通电源，输入1kHz的低频信号，使输出电压达最大不失真状态。测量输入电压，可得灵敏度及最大不失真功率，记录于表6-7中。 (3)电路的通频带的测试 将RP2、RP3旋至中间位置，调节输入频率，测量OTL音频功放的频率响应范围(即测量通频带宽度)，记录于表6-8中。,下一页,上一页,课题6.3 OTL音频功率放大电路的制作与调试,6.3.5 OTL音频功率放大电路的调试与综合测试 (4)音调控制电路的测试 先将信号源的频率调至频率的低端(100Hz左右)，保持信号电压大小不变。 然后将信号源的频率调至频率的高端(10kHz左右)，保持信号电压大小不变。 记录于表6-9中。 (5)测量电路效率 当输出为最大不失真电压时，用直流毫安表测出电源提供的整机电流(忽略电路损耗)Io，记录于表6-10中。,
