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1、 现代电子技术基础现代电子技术基础 第七章第七章 功率放大电路功率放大电路 本章重点本章重点 OTL功率放大器；功率放大器；功率放大器的任务与技术指标；功率放大器的任务与技术指标；甲类、乙类、甲乙类功放电路的特点甲类、乙类、甲乙类功放电路的特点 OCL功率放大器功率放大器本章难点：本章难点：功放电路的分析功放电路的分析 现代电子技术基础现代电子技术基础 目目 录录一、一、功放电路的任务及功率晶体管的特点功放电路的任务及功率晶体管的特点 二、二、常见的几种功放电路常见的几种功放电路 三、三、集成功率放大器及其应用集成功率放大器及其应用四、四、本章小节本章小节 返回主目录 现代电子技术基础现代电子
2、技术基础 一、功放电路的任务及功率晶体管的特点一、功放电路的任务及功率晶体管的特点1、功率放大电路的任务、功率放大电路的任务是在信号失真允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功率是在信号失真允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功率 2、功率放大电路的组成、功率放大电路的组成2、功率放大电路的组成：、功率放大电路的组成： 电子设备中的放大器一般由前置放大器和功率放大器组电子设备中的放大器一般由前置放大器和功率放大器组成，如图成，如图7-17-1所示。前置放大器的主要任务是不失真地提高输所示。前置放大器的主要任务是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅度，而功率放大器的任务，即不但要入信号的电压或电流
3、的幅度，而功率放大器的任务，即不但要输出大的信号电压，还要输出大的信号电流，以满足负载正常输出大的信号电压，还要输出大的信号电流，以满足负载正常工作的要求工作的要求 各部分作用各部分作用前置放大器：是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅度前置放大器：是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅度功率放大器：放大功率，驱动设备功率放大器：放大功率，驱动设备 现代电子技术基础现代电子技术基础 3 3、功率放大电路的主要技术指标、功率放大电路的主要技术指标 输出功率：功放电路根据负载要求向负载提供的有用信号功率。输出功率：功放电路根据负载要求向负载提供的有用信号功率。 效效 率率管管 耗耗最大输出功率最大
4、输出功率: : 功放电路中，工作点在大范围内变动，输出波形的非线性失真大。功放电路中，工作点在大范围内变动，输出波形的非线性失真大。放大电路输出给负载的功率与直流电源所提供的功率之比放大电路输出给负载的功率与直流电源所提供的功率之比功放电路中直流电源提供的功率除了供给负载外，其它功放电路中直流电源提供的功率除了供给负载外，其它部分主要被功率管所消耗，这部分功率称为管耗部分主要被功率管所消耗，这部分功率称为管耗 非线性失真非线性失真 现代电子技术基础现代电子技术基础 5、分析功放电路应注意的问题、分析功放电路应注意的问题(1)功放管的安全使用注意极限参数功放管的安全使用注意极限参数(2)功放管的
5、散热问题功放管的散热问题(3)管子的效率问题管子的效率问题(4)尽量减少失真的问题尽量减少失真的问题4 4、功率晶体管的特点、功率晶体管的特点工工作作在在极极限限状状态态，解解决决散散热问题及过压过流保护热问题及过压过流保护5 5、分析方法、分析方法图解法图解法 现代电子技术基础现代电子技术基础 6 6、复合管、复合管 组成：两个或两个以上的晶体管按照一定的方式组组成：两个或两个以上的晶体管按照一定的方式组成，可等效成一只高电流放大系数的晶体管成，可等效成一只高电流放大系数的晶体管 复合管的特点：复合管的特点：等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同
6、复合管的电流放大系数等于各管的放大系数之积复合管的电流放大系数等于各管的放大系数之积复合管的作用：复合管的作用：对信号源提供较低电流，可输出较大电流对信号源提供较低电流，可输出较大电流可实现异型管子的配对，参数一致性好可实现异型管子的配对，参数一致性好 现代电子技术基础现代电子技术基础 由两只三极管组成复合管由两只三极管组成复合管 及等效晶体管及等效晶体管等效原则等效原则 等效的晶体管与复合管的第一只晶体管类型相同等效的晶体管与复合管的第一只晶体管类型相同 现代电子技术基础现代电子技术基础 本节小结在信号失真允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功率在信号失真允许的范围内，尽可能输出足够大的信号
7、功率 1、功率放大电路的任务、功率放大电路的任务2、功率放大电路的特点、功率放大电路的特点功放管工作在极限状态，考虑管子的安全性，分析功放管工作在极限状态，考虑管子的安全性，分析方法采用图解法方法采用图解法 3、晶体管功放电路注意的问题、晶体管功放电路注意的问题 (1)功放管的安全使用注意极限参数功放管的安全使用注意极限参数(2)功放管的散热问题功放管的散热问题(3)管子的效率问题管子的效率问题(4)尽量减少失真的问题尽量减少失真的问题4、复合管、复合管提高管子的电流放大系数提高管子的电流放大系数等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同作业作业自测自
8、测1-1、2、4、5,3-1、2 ，6返回本章目录 现代电子技术基础现代电子技术基础 二、常见的几种功放电路二、常见的几种功放电路1 1、功放电路按静态工作点的不同可分为、功放电路按静态工作点的不同可分为甲类功放甲类功放甲乙类功放甲乙类功放乙类功放乙类功放A A、甲类功放甲类功放 失真小，失真小，整个周期内均有电流，整个周期内均有电流，效效率低，用于小功率放大电路中率低，用于小功率放大电路中；(1)(1)静态工作点位置静态工作点位置在放大区的中间在放大区的中间(2)(2)电路的特点电路的特点 现代电子技术基础现代电子技术基础 B B、乙类功放乙类功放在放大区与截止区的交线上在放大区与截止区的交
9、线上静态工作点位置静态工作点位置电路的特点电路的特点一半时间无电流，效率最高；一半时间无电流，效率最高；存在存在交越失真交越失真；需两个管子；需两个管子完成对信号一个周期的放大完成对信号一个周期的放大造成交越失真的原因造成交越失真的原因管子导通有压降管子导通有压降 现代电子技术基础现代电子技术基础 C C、甲乙类甲乙类功放功放在靠近截止线的放大区内在靠近截止线的放大区内静态工作点位置静态工作点位置电路的特点电路的特点半个多周期时间内有电流；效率半个多周期时间内有电流；效率较高，可消除交越失真；较高，可消除交越失真；需要需要两个管子才能成对信号的放大。两个管子才能成对信号的放大。 现代电子技术基
10、础现代电子技术基础 2、按功放电路输出信号与负载的耦合方式分类、按功放电路输出信号与负载的耦合方式分类A A、变压器耦合功放电路变压器耦合功放电路波形波形变压器耦合功放电路的特点变压器耦合功放电路的特点两只同型管子轮流导通负载的电流，实现阻抗匹配两只同型管子轮流导通负载的电流，实现阻抗匹配体积大、笨重、低高频特性不好，易振荡，单电源供电体积大、笨重、低高频特性不好，易振荡，单电源供电 现代电子技术基础现代电子技术基础 本节小结本节小结1、功率放大器的分类、功率放大器的分类A、按静态工作点位置的不同功放可分为按静态工作点位置的不同功放可分为 甲甲类、乙类、甲乙类类、乙类、甲乙类甲甲类特点类特点
11、Q位置在放大器中间，只需一只管子，一个周位置在放大器中间，只需一只管子，一个周期都有电流，效率最低。期都有电流，效率最低。乙类特点乙类特点 Q位置在截止区交点，需二只管子，半个周期内位置在截止区交点，需二只管子，半个周期内有电流，效率最高。克服导通压降有交越失真有电流，效率最高。克服导通压降有交越失真甲乙类特点甲乙类特点Q位置比乙类略有上升，需二只管子，半个周位置比乙类略有上升，需二只管子，半个周期内有电流，效率最高。克服了交越失真。期内有电流，效率最高。克服了交越失真。B、按输出信号与负载的耦合方式不同分为按输出信号与负载的耦合方式不同分为变压器耦合功放、变压器耦合功放、OCL、OTL功放电
12、路功放电路 现代电子技术基础现代电子技术基础 变压器耦合功放变压器耦合功放 通过变压器的倒相作用，两只同型管子轮流导通通过变压器的倒相作用，两只同型管子轮流导通 提供负载的电流，单电源供电。能实现阻抗匹配提供负载的电流，单电源供电。能实现阻抗匹配有利于信号传输。但低高频特性不好，易振荡。有利于信号传输。但低高频特性不好，易振荡。体积大、重量重。体积大、重量重。作作 业业自测自测1-6、7 2-1、2、8、9、10练习练习1返回本章目录 现代电子技术基础现代电子技术基础 B B、OCLOCL互补对称式功率放大电路互补对称式功率放大电路 (1)电电 路及波形路及波形两只互补对称异型管两只互补对称异
13、型管(3)电电 路特点路特点工作在乙类状态工作在乙类状态 ，存在交越失真，存在交越失真采用正负对称双电源采用正负对称双电源(2)工作过程工作过程 两只管子轮流导通两只管子轮流导通在负载上得到与输在负载上得到与输入信号相似波形入信号相似波形 现代电子技术基础现代电子技术基础 (4)OCL参量参量 计算计算1)输出功率输出功率乙类功放最大输出电压为电源电压乙类功放最大输出电压为电源电压Vcc2)直流电源提供的功率直流电源提供的功率每只管子渡过的电流平均值每只管子渡过的电流平均值3)最高效率最高效率 现代电子技术基础现代电子技术基础 4)每只管子的管耗每只管子的管耗每只管子的最大管耗每只管子的最大管
14、耗管耗最大时输出功率并不为最大管耗最大时输出功率并不为最大(5)功率晶体管的选择功率晶体管的选择 现代电子技术基础现代电子技术基础 解：解：举例举例最大最大 不失真输出电压幅度不失真输出电压幅度最大最大 输出功率输出功率电源供给功率电源供给功率每只管子的管耗每只管子的管耗功率晶体管的选择功率晶体管的选择 现代电子技术基础现代电子技术基础 OCLOCL改进电路改进电路OCLOCL甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路 电电 路及波形路及波形电电 路特点路特点采用两只互补对称管采用两只互补对称管克服了交越失真克服了交越失真采用正负对称双电源采用正负对称双电源工作在甲乙类，利用工作在甲
15、乙类，利用两只二极管和小电阻两只二极管和小电阻提供的电压，提高提供的电压，提高Q的位置的位置 现代电子技术基础现代电子技术基础 C C、OTLOTL互补对称式功率放大电路互补对称式功率放大电路 电电 路及波形路及波形电电 路特点路特点采用两只互补异型对称管采用两只互补异型对称管采用单电源采用单电源工作在甲乙类工作在甲乙类克服了交越失真克服了交越失真C替代替代OCL中的负电源中的负电源无输出变压器无输出变压器工作过程分析工作过程分析管子实际工作电压为管子实际工作电压为 现代电子技术基础现代电子技术基础 OTL电路与电路与OCL电路性能指标估算结果的比较电路性能指标估算结果的比较 性能指标性能指标
16、 OCLOCL功放电路功放电路 OTLOTL功放电路功放电路0.2 Pom 0.2 Pom 78.5% 78.5% 最大输出电压（最大输出电压（U Uommomm）最大输出功率（最大输出功率（P Pomom）电源供给功率（电源供给功率（P PDCDC）单管管耗（单管管耗（P PC1mC1m）最大理论效率最大理论效率（）对功率管的要求对功率管的要求 返回本章目录 现代电子技术基础现代电子技术基础 本节小结本节小结1 1、OCL(OCL(无输出电容无输出电容) )互补对称式功率放大电路互补对称式功率放大电路 采用两只异型管轮流导通提供负载电流，因此需双采用两只异型管轮流导通提供负载电流，因此需双电
17、源。为了克服交越失真，应采用甲乙类工作状态电源。为了克服交越失真，应采用甲乙类工作状态 输出电压忽略管压降最大约为输出电压忽略管压降最大约为VccVcc，这是计算功这是计算功放参数、选择功放管子的主要依据放参数、选择功放管子的主要依据2 2、OTL(OTL(无输出变压器无输出变压器) )互补对称式功率放大电路互补对称式功率放大电路 采用两只异型管轮流导通提供负载电流，没有变压采用两只异型管轮流导通提供负载电流，没有变压器对输入信号实现倒相作用，采用方便的单电源供电，器对输入信号实现倒相作用，采用方便的单电源供电，输出端需接一大电容充当输出端需接一大电容充当VT2VT2管的电源。实际上每只管管的
18、电源。实际上每只管子的工作电压为电源电压的一半。为了克服交越失真，子的工作电压为电源电压的一半。为了克服交越失真，应采用甲乙类工作状态应采用甲乙类工作状态 输出电压忽略管压降最大约为输出电压忽略管压降最大约为VccVcc/2/2，这是计算这是计算功放参数、选择功放管子的主要依据功放参数、选择功放管子的主要依据作业作业自测自测1-81-8，2-32-3、4 4、6 6、7 7、9 9、1010练习练习 1 1、4 4返回本章目录 现代电子技术基础现代电子技术基础 三、集成功率放大器及其应用三、集成功率放大器及其应用1 1、集成功放电路的分类、集成功放电路的分类按用途分按用途分 通用型功率放大电路
19、通用型功率放大电路专用型功率放大电路专用型功率放大电路按按芯片内部结构分芯片内部结构分单通道功率放大电路单通道功率放大电路双通道功率放大电路双通道功率放大电路从输出功率分从输出功率分小小 功率放大电路功率放大电路大功率放大电路大功率放大电路2、集成攻放的特点、集成攻放的特点功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全 现代电子技术基础现代电子技术基础 LM386内部电路图内部电路图( (了解了解) )LM386引脚排列图引脚排列图( (了解了解) )3 3、 LM386小功率通用型集成功放小功率通用型集成功放 现代电子技术基础现代电子技术基础 LM386的应用电路图
20、的应用电路图 集成电路的学习要求集成电路的学习要求 了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，能了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，能根据电路原理图连接电路，分析典型应用电路的根据电路原理图连接电路，分析典型应用电路的 功能。功能。工作原理分析工作原理分析调整放大倍数调整放大倍数 C2作用作用组成阻容吸收回路组成阻容吸收回路保护感性负载，改善音质保护感性负载，改善音质输出信号，隔断直流输出信号，隔断直流功能功能 实现对音频信号的放大实现对音频信号的放大R1、C1作用作用 去耦，防止电路自激去耦，防止电路自激R2、C4作用作用C3作用作用 现代电子技术基础现代电子技术基础 二、二、
21、TDA2616/QTDA2616/Q中功率集成功率放大电路（了解）中功率集成功率放大电路（了解） a)管脚排列管脚排列 b)单电源供电应用电路单电源供电应用电路 c)双电源供电应用电路双电源供电应用电路 现代电子技术基础现代电子技术基础 三、三、“傻瓜傻瓜”型集成功放型集成功放 （了解）（了解）a)1006内部电路框图内部电路框图 b)1006组成组成otl功率放大电路功率放大电路“傻瓜傻瓜”功放模块功放模块175的典型应用的典型应用 现代电子技术基础现代电子技术基础 四、四、BTL功率放大器功率放大器四只管子组成四只管子组成 桥式推挽功放桥式推挽功放1、BTL功率放大电路的组成功率放大电路的
22、组成单单电源供电电源供电 工作过程工作过程 动态时动态时 RL两端电压为零两端电压为零动态时动态时 RL上得到的最大输出电压为上得到的最大输出电压为Vcc 静态时静态时结论结论 静态时静态时 无输出无输出 动态时动态时 同等下输出功率是同等下输出功率是OCL、OTL的四倍的四倍 输出与负载直接输出与负载直接 现代电子技术基础现代电子技术基础 本节小结1 1、集成功放电路的分类、集成功放电路的分类按用途分按用途分 通用型功率放大电路通用型功率放大电路 专用型功率放大电路专用型功率放大电路按按芯片内部结构分芯片内部结构分 单通道单通道 双通道功率放大电路双通道功率放大电路从输出功率分从输出功率分小
23、小 功率放大电路功率放大电路大功率大功率2、集成攻放的特点、集成攻放的特点功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全4、BTL功放低电源情况下输出较大的功率，应用较多功放低电源情况下输出较大的功率，应用较多 了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，能了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，能根据电路原理图连接电路，分析典型应用电路的根据电路原理图连接电路，分析典型应用电路的 功能。功能。3、 集成电路的学习要求集成电路的学习要求作业作业自测自测13返回本章目录 现代电子技术基础现代电子技术基础 本章小节本章小节 1.功率放大器的任务是向负载提供符合要求
24、的功率放大器的任务是向负载提供符合要求的交流功率，因此主要考虑的是失真度要小，输出功交流功率，因此主要考虑的是失真度要小，输出功率要大，损耗要小，效率要高。主要技术指标是输率要大，损耗要小，效率要高。主要技术指标是输出功率、管耗、效率、非线性失真等。出功率、管耗、效率、非线性失真等。 2.提高功率放大电路输出功率的途径是提高直提高功率放大电路输出功率的途径是提高直流电源电压，应选用耐压高、允许工作电流大、耗流电源电压，应选用耐压高、允许工作电流大、耗散功率大的功率管。散功率大的功率管。 3.互补对称功率放大电路（互补对称功率放大电路（OCL、OTL）是由）是由两个管型相反的射极输出器组合而成，功率三极管两个管型相反的射极输出器组合而成，功率三极管工作在大信号状态；为了解决功率三极管的互补对工作在大信号状态；为了解决功率三极管的互补对称问题，利用复合管可获得大电流增益和较为对称称问题，利用复合管可获得大电流增益和较为对称的输出特性。的输出特性。 4、集成功放是当前功率放大器的发展方向集成功放是当前功率放大器的发展方向返回本章目录
