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1、第7章 功率放大电路,(7-2),第7章 低频功率放大电路,7.1 功率放大电路的特点及对电路的基本要求 7.2 提高效率的主要途径 7.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 7.4 甲乙类互补对称功率放大电路,(7-3),例1： 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。,7.1 功率放大电路的特点及对电路的基本要求,(7-4),例2：温度控制,R1-R3:标准电阻,Ua : 基准电压,Rt :热敏电阻,A：电压放大器,Rt,T,UO,T,Ub,UO1,(7-5),功放电路的分类,1.按放大信号的频率分,低频功率放大器,高
2、频功率放大器,2.按功放电路中晶体管的导通时间分,甲类功率放大电路,乙类功率放大电路,甲乙类功率放大电路,(7-6),1. 功率放大电路的特点,电压放大电路：主要进行电压放大，工作在小信号下，可用微变等效电路分析。,功率放大电路：重要指标是输出功率，不是电压放大倍数。研究重点：输出功率的大小，能量转换的效率，非线性失真等。,功率放大电路：主要进行功率放大，工作在大信号下，不能用微变等效电路分析。只能采用图解法。,(7-7),2. 对功率放大电路的基本要求,1).能提供足够的输出功率,要求功放管的电压、电流都有足够大的输出幅度，且功率放大器应与负载阻抗匹配,2). 具有较高的效率（）电源提供的能
3、量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。要求效率（）要高.,Po : 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率(静态功耗）。,(7-8),4).良好的散热和保护 由于功放管工作在极限状态下，功率损耗比较大，要加散热片或其它保护措施。,3). 非线性失真要小由于功放电流、电压信号比较大，不能用微变等效电路分析，需用图解法。还必须注意防止波形失真。,(7-9),1.提高电源电压,3. 改善器件的散热条件,提高效率的方法,2.改变功放管的工作状态,7.2 提高效率的主要途径,(7-10),1.甲类功率放大电路,PE ： (静态功耗）。,特点：静态工作点居中，管子导电角360，输
4、出波形不失真。,缺点：输出电流小，管子静态功耗大，效率低。,(7-11),2.乙类功率放大电路,特点：静态工作点位于负载线下端，管子导电角180，输出波形失真。,优点：输出电流大，管子静态功耗小，效率高。,(7-12),3.甲乙类功率放大电路,特点：静态工作点位略高于乙类，管子导电角大于180，输出波形失真。,优点：输出电流大，管子静态功耗小，效率高。,(7-13),不合适，因为效率太低 。,估算射极输出器的效率 ：,(设RL=Re),(7-14),为使输出信号的幅值尽可能大(要保证不失真)，静态工作点（Q）设置较高（靠近负载线的中部）。,若忽略晶体管的饱和压降和截止区，输出信号uo的峰值最大
5、只能为：,uo的取值范围,直流负载线,交流负载线,UCEQ = 0.5UCC,静态工作点：,(7-15),放大电路的输出没有失真的工作方式称为甲类放大。,1. 直流电源输出的功率,2. 最大负载功率,3. 最大效率,(RL=Re时),(7-16),如何解决效率低的问题？,办法：降低Q点。,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。,缺点：但又会引起截止失真。,(7-17),OTL: Output TransformerLess,OCL: Output CapacitorLess,互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特性一致。,类型：,7.
6、3 乙类双电源互补对称功率放大电路,(7-18),（设ui为正弦波）,电路的结构特点：,1）. 由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。,2）. 双电源供电。,3）. 输入输出端不加隔直电容。,7.3.1电路组成及工作原理,(7-19),动态分析：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。,因此，不需要隔直电容。,静态分析：,ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V,(7-20),7.3.2分析计算,假设 ui 为正弦波且幅度足够大，T1、T2导
7、通时均能饱和，此时输出达到最大值。,1. 输出功率Po,若忽略饱和压降，,(7-21),每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:,两个电源提供的总功率为：,2. 电源提供的功率PE,当信号足够大时，效率最高， 此时，UomUCC,3.能量转换效率,(7-22),4.管子耗散功率PT,选择功率管原则：,因为每管只工作半周期,(7-23),(2) 共集电极放大电路，,解:(1),忽略饱和压降，,(7-24),乙类放大的输入输出波形关系:,死区电压,交越失真：输入信号 ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。,乙类放大存在的问题,交越失真,(7-25),(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于
8、零； (2) 每管导通时间等于半个周期 ； (3) 存在交越失真。,乙类放大的特点：,(7-26),乙类功放产生交越失真的原因： 在于晶体管特性存在非线性，ui uT时晶体管截止。,7.4 甲乙类互补对称功率放大电路,(7-27),克服交越失真的措施：增加 R1、D1、D2、R2支路。,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。,(7-28),T1 、 T2 互补对称， T3
9、（甲类放大）,7.4.1甲乙类双电源互补对称功率放大电路,静态：D1 、D2为T1 、T2提供偏压使其微导通。,信号输入时，T1 、 T2导通时间大于半个周期，基本不失真。,电路图,基本分析：,(7-29),输出波形：,(7-30),7.4.2 单电源互补对称功放电路(OTL电路),特点,1. 单电源供电,2. 输出加有大电容(取代负电源）,静态分析,则 T1、T2 特性对称，,令：,(7-31),动态分析,设输入端在 0.5UCC 直流电平基础上加入正弦信号。,若输出电容足够大， UC基本保持在0.5UCC ，负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,时，T1导通、T2截止；,(7
10、-32),输出功率及效率,若忽略交越失真的影响，且 ui 幅度足够大。则：,（将双电源计算公式中的UCC用 1/2 UCC代替即可)。,(7-33),具有推动级的单电源功放电路,调节R1、R2,使静态UAQ=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。,（计算时将双电源计算公式中的UCC用 1/2 UCC代替即可)。,(7-34),构造复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。,复合管的构成方式：,方式一：,7.4.3 复合管,(7-35), 1 2,晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。,方式二：,(7-36),由复合管组成的准互补对称功放电路,T5：电压推动级,T1、T3、T2、T4：复合管构成的输出级,准互补,输出级中的T2、T4不都是PNP型晶体管，两者特性容易对称。,(7-37),第7章作业: 7.4，7.5，7.7,
