甲乙类互补对称功率放大电路.ppt

封面 西藏嘎拉错 返回返回 引言 由两个射随器组成的乙类互补对称电路 , 实际 并不能使输出很好地反映输入的变化。这是由于没 有直流偏置(即静态时UBEQ= 0 ) , 电路出现了一种称 为 “交越失真”的失真。要解决这个问题 , 必须使用 甲乙类互补对称电路。 本页完本页完 引言 返回返回 学 习 要 点 本本 节节 学学 习习 要要 点点 和和 要要 求求 甲乙类甲乙类OCLOCL的电路特点及作用的电路特点及作用 甲乙类甲乙类OCLOCL的工作过程的工作过程 甲乙类甲乙类OTLOTL电路的特点及优缺点电路的特点及优缺点 理解什么是交越失真理解什么是交越失真 自举电路的作用自举电路的作用 返回返回 一、乙类互补对 称功率放大电路 的交越失真 动画演示和原 理叙述 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 +VCC VCC + ui uo + RL T1 NPNNPN T2 PNPPNP 0 0 0 0 继续继续 单击此进入交越单击此进入交越 失真原理演示失真原理演示 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路 由于静态时偏置为由于静态时偏置为0 ( 0 ( 即即U UBEQ BEQ =0=0) , ) , 而三极管的导通放大有一而三极管的导通放大有一 个个 门坎门坎 电压电压, , 如硅管是如硅管是0.50.5V,V,锗锗 管为管为0.10.1V V 。这样输入信号小于这样输入信号小于 门坎电压的部分将因三极管处门坎电压的部分将因三极管处 于截止区而没有于截止区而没有 输出输出 , , 至使在至使在 正负波形的交汇处正负波形的交汇处 出现了失真出现了失真 , ,这种失真称为交越失真。这种失真称为交越失真。 本页完本页完 交越失真图解 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 0 0 0 0 继续继续本页完 本页完 单击此进入交越单击此进入交越 失真原理演示失真原理演示 u u i i t t 0 0 +0.5V -0.5V t t 0 0 i i B B uBE /V iB /A 0 0.5 t t 灰色为三极管灰色为三极管 处于截止的区域处于截止的区域, , 在此区域内三极在此区域内三极 管没有基极电流管没有基极电流 i i B B 产生。产生。 交越失真交越失真 硅管的硅管的 门坎电压门坎电压 静态工静态工 作点作点QQ u u i i t t 0 0 +VCC VCC + ui uo + RL T1 NPNNPN T2 PNPPNP 0 0.5 .5V V以下以下( (即灰即灰 色区域色区域) )不产生不产生i i B B 。 i i B B 不是完整的不是完整的 半个正弦波。半个正弦波。 在在bebe间输间输 入信号入信号 二、甲乙类双电源互补对 称功率放大电路OCL 1.电路形式 2.消除交越失真原理 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 继续继续本页完 本页完 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 + +VCC VCC ui uo + RL T1 NPNNPN T2 PNPPNP D1 T3 D2 Re3 Rc3 2、消除交越失真原理 uBE /V iB /A 0 0.5 硅管的硅管的 门坎电压门坎电压 静态工作点静态工作点 Q,Q,管子处于微管子处于微 导通状态。导通状态。 消除交越失真的关键是要使两消除交越失真的关键是要使两 只推挽管只推挽管T T 1 1 、T T 2 2 没有截止状态没有截止状态 , , 即在静态时即在静态时 , , 两只管两只管 应当处于微应当处于微 导通区域，当有输入信号导通区域，当有输入信号u ui i 加至 加至 基极时，管子能立即导通放大。基极时，管子能立即导通放大。 所以在静态时应有所以在静态时应有 U UBE1Q BE1Q = U = UBE2Q BE2Q 稍大于稍大于0.50.5V.V. + +VCC VCC ui uo + RL T1 NPNNPN T2 PNPPNP D1 T3 D2 Re3 Rc3 推挽管微导通 过程分析 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 在电路图中的两只二极管在电路图中的两只二极管D D 1 1 、D D 2 2 和和 三极管三极管T T 3 3 就起到了这种作用就起到了这种作用 . .当当u u i i =0=0时时, , 电路处于静态电路处于静态, ,三极管三极管 T T 3 3 导通导通 ( ( 因为是因为是 PNP),DPNP),D 1 1 、D D 2 2 也导通也导通, ,有电流通过有电流通过D D 1 1 、D D 2 2 。 uBE /V iB /A 0 0.5 ui=0 D D 1 1 、D D 2 2 产生电压产生电压, ,这个电压是直接加这个电压是直接加 在在T T 1 1 、T T 2 2 的基极上并被两极平分的基极上并被两极平分, , 控制控制 这个电压稍大于这个电压稍大于1 1V,V,那么每只三极管的那么每只三极管的 BEBE极间静态极间静态U UBEQ BEQ就会稍大于 就会稍大于0.50.5V V。 继续继续本页完 本页完 + + + + + + 通过增加了通过增加了D D 1 1D D2 2 使两只推挽管不会产生交越失真使两只推挽管不会产生交越失真 两管处于微导通两管处于微导通 硅管的硅管的 门坎电压门坎电压 静态工作点静态工作点 Q,Q,管子处于微管子处于微 导通状态。导通状态。 3.电路改进 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 在上述电路中在上述电路中, ,要控制要控制D D 1 1D D2 2 使每只推使每只推 挽管的挽管的U UBEQ BEQ 降稍大于 降稍大于0.50.5V V ，调整起来调整起来 不易，为解决此缺点，改进不易，为解决此缺点，改进 电路电路 如图如图 所示。所示。 新加入的电路其实是一个分压式偏置新加入的电路其实是一个分压式偏置 电路电路, ,只要调整只要调整R*R* 1 1 改变改变T T 4 4 的静态的静态QQ点点, , 就就 可以调整可以调整T T 4 4 的的U UCEQ CEQ亦即 亦即T T 1 1 、T T 2 2 的的 BE BE 极极 间间U UBEQ BEQ, ,这样 这样调整起来就方便多了。调整起来就方便多了。 继续继续本页完 本页完 3、电路的改进 + +VCC VCC + RL T1 NPNNPN T2 PNPPNP T3 Re3 Rc3 R*1 R2 T4 + + + + + + ui uo 4.电路的分析计 算 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 继续继续本页完 本页完 3、电路的改进 + +VCC VCC + RL T1 NPNNPN T2 PNPPNP T3 Re3 Rc3 R*1 R2 T4 + + + + + + 4、电路的分析计算 甲乙类双电源互补对称放大甲乙类双电源互补对称放大 电路电路( (OCL)OCL)的输出功率的输出功率P P o o ，管管 耗耗P PT T ， ，电源输出功率电源输出功率 P PV V 和效 和效 率率 都与乙类互补对称功率放都与乙类互补对称功率放 大电路一样大电路一样 , , 自行参考第二节自行参考第二节 的内容的内容, ,这里不再赘述这里不再赘述。 ui uo 电路缺陷分析 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 继续继续 3、电路的改进 + +VCC VCC + RL T1 NPNNPN T2 PNPPNP T3 Re3 Rc3 R*1 R2 T4 + + + + + + 4、电路的分析计算 OCL OCL 放大电路输出的功率大，放大电路输出的功率大， 失真小，保真度高，因此广泛使失真小，保真度高，因此广泛使 用在高保真放大电路中，如较高用在高保真放大电路中，如较高 档的音响等。档的音响等。 但它要使用两组电源，制造起但它要使用两组电源，制造起 来电路较为复杂，且成本较高，来电路较为复杂，且成本较高， 所以在要求不太高的电路中所以在要求不太高的电路中, ,通常通常 使用单电源互补对称功率放大使用单电源互补对称功率放大, ,以以 降低成本和减少电路的复杂性。降低成本和减少电路的复杂性。 本页完本页完 ui uo 三、甲乙类单电 源互补对称功率 放大电路OTL 1.基本电路 2.工作原理 (1)Q点的确定 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 能够去除能够去除“-“-V VCC CC” ”的关键 的关键 是电路中加入了此电容是电路中加入了此电容C,C, 其作用替代了一组负电源其作用替代了一组负电源 。 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 继续继续本页完 本页完 1、基本电路 单击此进入单击此进入OTLOTL 原理演示原理演示 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 2、工作原理 OTL OTL 是是 OutputOutput TransformerlessTransformerless ( ( 无输出变压器无输出变压器 ） 的缩写的缩写 C (1)(1)静态工作点静态工作点QQ的确定的确定 + + 输出电容输出电容C C一定要容量很大一定要容量很大, , 储有足够的电荷准备作为电源储有足够的电荷准备作为电源 使用。使用。 调整调整R R 1 1 、R R 2 2 改变改变T T 1 1 、T T 2 2 的工的工 作点使作点使U UK K=V =VCC CC/2( /2(使使T T 1 1 、T T 2 2 工工 作状态一样作状态一样) ) V V CCCC/2 /2 u u i i =0 =0 时，时，R R 1 1 、R R 2 2 分压使分压使 T T3 3 、D D 1 1 、D D 2 2 导通导通, , D D 1 1 、D D 2 2 的导通的导通可以令可以令T T 1 1 、T T 2 2 处于处于 微导通状态。微导通状态。 同时电源同时电源+ +V VCC CC通过 通过T T 1 1 对对 输出电容输出电容C C充电充电, ,使其左使其左+ + 右。右。 (2)交流工作过 程 vi0时 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入单击此进入OTLOTL 原理演示原理演示 2、工作原理 C + + V V CCCC/2 /2 u u i i t t 0 0 u u c1c1 t t 0 0 T T 2 2 反反 偏截止偏截止 T T 2 2 正正 偏导通偏导通继续继续 u uo o t t 0 0 i i L L (2)(2)交流工作过程和交流工作过程和 输出电容输出电容C C的作用的作用。 u u i i 00( (输入信号的正输入信号的正 半周半周) )T T 2 2 导通。导通。T T 2 2 的导的导 通令输出电容通令输出电容 C C 有了有了 一一 个放电通路个放电通路, ,C C的放的放 电电流反向通过电电流反向通过 负载负载 R R L L , , 形成电流 形成电流i i L L , , 同时同时 向负载输出功率向负载输出功率P P o o 。 本页完本页完 输出电容C工 作分析 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入单击此进入OTLOTL 原理演示原理演示 2、工作原理 C + + V V CCCC/2 /2 u u i i t t 0 0 u u c1c1 t t 0 0 继续继续 u uo o t t 0 0 i i L L T T 2 2 反反 偏截止偏截止 T T 2 2 正正 偏导通偏导通 (2)(2)交流工作过程和交流工作过程和 输出电容输出电容C C的作用的作用。 由分析知由分析知: :输出负半输出负半 周时周时, ,电容电容C C作为电源作为电源 使用。负半周放电损使用。负半周放电损 失电量失电量, ,正半周充电补正半周充电补 充电量充电量。 为保证为保证C C两端的电两端的电 压不因充电或放电时压不因充电或放电时 变化太大变化太大, ,C C的容量一的容量一 定要足够大。定要足够大。 本页完本页完 (3)静态工作点Q 的稳定 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入单击此进入OTLOTL 原理演示原理演示 2、工作原理 + + V V CCCC/2 /2 (3)(3)静态静态QQ点的点的稳定过程稳定过程 电路中电路中R R 2 2 与与T T 1 1 、T T 2 2 中点中点KK 处处连接起来可以起到稳定工连接起来可以起到稳定工 作点的作用作点的作用。 稳定过程如下稳定过程如下 ： 继续继续本页完 本页完 U UK K U UB3 B3 U U C3C3 U UK K 通过负反馈把通过负反馈把U UK K稳定下来 稳定下来 , ,使其基本不受温度的影响。使其基本不受温度的影响。 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D C 3.电路的分析计 算 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入单击此进入OTLOTL 原理演示原理演示 2、工作原理 + + V V CCCC/2 /2 计算输出功率计算输出功率P P o o , , 管耗管耗P P T T , , 电源输出功率电源输出功率P P V V 和效率和效率 , ,必必 须先分析推挽管须先分析推挽管T T1 1、 、 T T2 2 的的CECE 极极等效电源电压的大小等效电源电压的大小. . 继续继续本页完 本页完 3、电路的分析计算 因为因为U UK K=V =VCC CC/2 /2，因此每只管因此每只管CE CE极极 的等效电源电压只有的等效电源电压只有V VCC CC的一半，所 的一半，所 以在分析以在分析 计算电路各量时计算电路各量时 ，只需把，只需把 V V CC CC / 2 / 2 代替乙类代替乙类 OCLOCL各式中的各式中的V VCC CC , , 即可得出即可得出OTLOTL电路的各量值。电路的各量值。 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D C OTL公式一览表 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入单击此进入OTLOTL 原理演示原理演示 2、工作原理 + + V V CCCC/2 /2 OTLOTL电路电路公式一览表公式一览表 继续继续本页完 本页完 3、电路的分析计算 P P o o 1 1 2 2 = = U U2 2 omom R RL L 1 1 8 8 P P omom V V2 2 CCCC R RL L P PV V= = U UV V R RL L omomCCCC p p P P VmVm = = 2 2p pR RL L V V 2 2 CCCC 2 2 p p U U omom V V CCCC = = mm= = /4/4 P PT1m T1m= = 1 1 2 2 V V CCCC 2 2 4R4R L L P PT1m T1m 0.2P 0.2Pom om - - = = = = 4 4 U U U UV V R R 2 2 P P2 2 P P omom 2 2 omomCCCC L L 1 1T T T T 22 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D C +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 4.电路存在的问 题 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 4、OTL基本电路的缺陷 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 继续继续本页完 本页完 u u i i t t 0 0 u uD D 不变不变 u u be1be1 = =u u b1b1 - - u ue1 e1 的增大受到限制的增大受到限制 i i b1b1 反过来限制反过来限制 了了i ib1 b1的增大 的增大 最后输出电流最后输出电流 、电压和输出功、电压和输出功 率受到限制率受到限制 分析输入信号为负半周时分析输入信号为负半周时 电路输出的情形电路输出的情形 造成上述缺陷的主要原因造成上述缺陷的主要原因 是因为是因为 D D点的电位是恒定的点的电位是恒定的 (=(=V VCC CC ), ),i i b1b1增加致使 增加致使b b 1 1 点的电点的电 压压u ub1 b1下降。 下降。 若若D D点的电位随着点的电位随着i ib1 b1增加而 增加而 上升上升 , , 则则 u ub1 b1 点电位就不会下 点电位就不会下 降降, , u ube1 be1 的增加不会受到限制 的增加不会受到限制, , 输出的增加就不会受到影响输出的增加就不会受到影响 。 u u RC3RC3 i i b1b1 u uk k = u= ue1 e1 u u b1b1 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 5.自举电路的作 用 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 4、OTL基本电路的缺陷 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 继续继续本页完 本页完 C C 3 3 容量很大的电容器容量很大的电容器, ,当当 充电过程中使其有足够的电充电过程中使其有足够的电 量量, ,在在工作中工作中不管是充电或放不管是充电或放 电电 , , 两端的电压几乎两端的电压几乎保持不保持不 变变 , , 即即U UC3 C3= =恒量 恒量 , ,这样使这样使D D点点 电位的上升成为可能。电位的上升成为可能。 5、自举电路的作用 R3 C3 自举电路由自举电路由R R 3 3 和和C C 3 3 组成组成, , 元件的作用如下：元件的作用如下： UD R R 3 3 把把D D 点与电点与电 源源V VCC CC隔离开来 隔离开来, ,使得使得 D D点的电位可以变化点的电位可以变化 。 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 自举电路的工 作过程 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 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 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 4、OTL基本电路的缺陷 三、甲乙类单单电源互补对称放大电路(OTL) 继续继续本页完 本页完 由图可得出由图可得出 : : 5、自举电路的作用 R3 C3 自举电路的工作过程：自举电路的工作过程： UC3 恒量 静态时静态时, ,电源对电源对 C C 3 3 充电使两充电使两 端电压升至端电压升至U UC3 C3， ，因为因为C C 3 3 容量容量 很大，充电后的很大，充电后的U UC3 C3在工作过 在工作过 程中基本保持恒量。程中基本保持恒量。 + U UD D =U=U K K +U+UC3 C3 UD 因为因为U UC3 C3是常量 是常