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1、第八章 功率放大电路,基本要求,1、熟练掌握功放的特点、互补对称功放的工作原理、输出功率及效率的计算；,2、理解功放中有关概念：交越失真、自举、集成功放应用。,8.1 功率放大电路的一般问题,8.3 甲乙类互补对称功率放大电路,*8.4 集成功率放大器,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,8.2 乙类互补对称功率放大电路,第八章 功率放大电路,8.1 功率放大电路的一般问题,功率放大器的作用： 用作放大电路输出级，驱动执行机构。,例： 扩音系统,如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。,功率放大电路：,向负载提供功率的放大电路。,8.1 功率放大电路的一般问题,1. 功率
2、放大电路的主要特点,1）交直共存,和电压放大电路相同,2）直流能量被转换为交流能量,和电压放大电路不同,提供大输出功率,输入大信号，信号动态范围大，静态电流接近于0,图解法,3）任务,4）工作特点,5）分析方法,6）动态指标,Po、PT、等,提高信号幅度,输入小信号，信号动态范围小，有一定静态电流,图解法、小信号法,Av、Ri、Ro等,电压放大电路,功率放大电路,无论功率放大电路还是电压放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，称呼上的区别只不过是强调输出量不同而已。,2. 要解决的问题,提高效率,减小失真,管子的保护,8.1 功率放大电路的一般问题,提高输出功率,3. 三种工作状态,
3、三极管根据正弦信号整个一周期内的导通情况，可分为几个状态：,乙类：,甲类：,甲乙类：导通角大于180,# 哪种状态电路作功放最合适？,8.1 功率放大电路的一般问题,一个周期内均导通,有直流基础，BJT静态导通,半个周期内均导通,无直流基础，BJT静态截止,# 哪种状态电路作压放最合适？,4. 甲类功率放大器分析,三极管的静态功耗：,若,8.1 功率放大电路的一般问题,动态功耗,（当输入信号vi时）,放大电路向电阻性负载提供的输出功率,在输出特性曲线上，正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。,要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom 和Iom 都要大。,最大输出功率,
4、8.1 功率放大电路的一般问题,电源提供的功率,此电路的最高效率,甲类功率放大器存在的缺点：,输出功率小 静态功率大，效率低,5. 提高效率的途径,降低静态功耗， 即减小静态电流。,所以，甲乙类和乙类放大电路主要用于功率放大电路中。,但是，乙类放大和甲乙类放大电路都出现了严重的波形失真。,# 如何解决效率与失真之间的矛盾？,8.1 功率放大电路的一般问题,甲类电路静态电流较大， 消耗了大量功率。,乙类电路静态电流为0。,8.2 乙类双电源互补对称功率放大电路,ui 0V, T1截止，T2导通,ui 0V, T1导通，T2截止,ui 0V, T1截止,ui 0V, T1导通,8.2 乙类双电源互
5、补对称功率放大电路,1. 电路组成,4、输入输出不加隔直电容。,1、采用正、负双电源供电,2、由一对NPN、PNP特性相同的 互补三极管组成,3、由三极管组成的射极输出器工作在乙类状态,5、这种电路也称为OCL互补功率放大电路。,特点：,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。,静态时：,ui = 0V ic1、ic2均=0（乙类工作状态） uo = 0V,动态时：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作。,8.2 乙类双电源互补对称功
6、率放大电路,2. 工作原理,8.2 乙类互补对称功放,3. 分析计算,（1）实际输出功率Po,最大不失真输出功率Pomax,最大不失真输出电压时的输出功率,忽略VCES,8. 2 乙类互补对称功放,单个管子在半个周期内的管耗,（2）管耗PT,两管管耗,8. 2 乙类互补对称功放,（3）电源供给的功率PV,当,（4）效率,当,（5）最大管耗与Pom关系,问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？,用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=0.64VCC处。 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式：,（5）最大管耗与Pom关系,8. 2 乙类互补对称功放,保证BJT工作在安全区：
7、,1) PCM PT1max = 0.2 POmax,2) ICM Ic1max = VCC / RL,3) V(BR)CEO 2VCC,并注意保证足够的余量,4 功率BJT选择原则：,8.3 甲乙类互补对称功率放大电路,8.3.0乙类互补对称电路存在的问题,8. 3 甲乙类互补对称功率放大电路,乙类互补对称电路存在的问题,实际测试波形,8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路,静态偏置,增加 R1、D1、D2、R2支路,1.克服交越失真的措施：,2.二极管偏置电路,静态时:,8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路,原理：,T1、T2两管均处于微弱导通状态,D1、 D2的正向导通,动态时：,设 ui
8、 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 基极电位进一步降低， 进入良好的导通状态。,T1导通,T2导通,2.二极管偏置电路,8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路,波形特点：,存在较小的静态电流 ICQ 、 IBQ 。每管导通时间大于半 个周期，基本不失真。,2.二极管偏置电路,8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路,3.带前置放大级的功率放大器,4.计算,8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路,VBE可认为是定值,5.VBE倍增偏置电路,克服交越失真电路中的 D1、D2两二极管可以用 UBE电压倍增电路替代。,合理选择R1、R
9、2大小，B1、B2间便可得到 UBE 任意倍数的电压。,图中B1、B2分别接T1、 T2的基极。假设I IB，则,6. 改进后的OCL准互补输出功放电路：,T1：电压推动级（前置级）,T2、R1、R2：UBE扩大电路,T3、T4、T5、T6：复合管构成互补对称功放,准互补,输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。,合理选择R1、R2大小，b3、b5间便可得到 UBE2 任意倍数的电压。,T1：电压推动级,T1、R1、R2： UBE倍增电路,T3、T4、T5、T6： 复合管构成的输出级,准互补,输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。,7.改进后的OCL准互补
10、输出功放电路：,8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路,8.集成运放内部的功率放大器,8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路,一、电路组成：,二、工作过程：,1 静态时： 调整R1、R2 VK =VCC/2,电容两端电压： VC =VK=VCC/2,8.3.2 单电源互补对称功放,2 动态时,电容C很大,一般为保证输出稳定，要求： RL C (510)/（2 fL ） （fL 为信号下限频率）,交流短路 电容两端电压不变 VC =VK=VCC/2,三、分析计算： （公式）,四、选管原则： （公式）,五、存在问题：,K点电位受到限制。,8.3.2 甲乙类单电源互补对称电路,六、实用单电源电路,调整R
11、1、R2阻值的大小，可使,此时电容上电压,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,8.4 集成功放,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,实用集成功放简介,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）,8.4 集成功放,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,8.4 集成功放,差动放大级,反馈级,偏置电路,共射放大级,UBE 倍增 电路,恒流源 负载,准互补功放级,保险管,负载,8.4 集成功放,
