电气自动化专业电子技术模拟电子技术

1、模拟电子技术课程教案（适用于纸介质教案）授课题目：第 7 章 功率放大电路教学目的、要求：1、掌握功率放大电路的基本概念和分类；2、熟悉功率放大电路的几种工作状态3、了解功率放大电路的类型及特点；教学重点及难点：重点1、功率放大电路的特点（与电压放大电路比较）及类型。2、 OCL 甲乙类互补对称功率放大电路的结构、特点及工作原理。3、功率、效率和管耗的计算及相互关系。4、功放管的选择。难点功率放大电路的分析与计算。教学方法与手段：本讲以讲授为主，并通过例题掌握功率、效率和管耗的计算。课堂教学时间分配：6 学时教学基本内容：8.1 功率放大电路的特殊问题一、功率放大电路的特点（ 1）大信号工作，

2、采用图解分析法（ 2）功率、效率、非线性失真为主要技术指标（ 3）功率器件的安全工作非常重要二、功率放大电路的几种工作状态（ 1）甲类工作状态，晶体管的导通角2，最大效率为 50% 。（ 2）乙类工作状态，晶体管的导通角，最大效率为78.5%。（ 3）甲乙类工作状态，晶体管的导通角 2，最大效率介于甲类和乙类之间。三、功率放大电路的类型（ 1）变压器耦合功率放大电路这种电路的优点是可实现阻抗变换，缺点是体积庞大、笨重、消耗有色金属，且效率低，低频和高频特性较差。（ 2）无输出变压器的功率放大电路无输出变压器的功率放大电路（简称 OTL 电路）用一个大电容代替了变压器， 该电路在静态时电容上的电

3、压为V CC 2。由于一般情况下功率放大电路的负载电流很大，电容容量常选为几千微法，且为电解电容。电容容量愈大，电路低频特性愈好。但是，当电容容量增达到一定程度时，电解电容不再是纯电容，而存在漏阻和电感，使得低频特性不会明显改善。（ 3）无输出电容的功率放大电路此电路采用正、负电源交替供电，两个晶体管轮流导通，输出与输入之间双向跟随。静态时两个管子均截止，输出电压为零。（ 4）桥式推挽功率放大电路该电路为单电源供电，且不用变压器和大电容。由图可见电路由四只特性对称的晶体管组成，静态时管子均处于截止状态，负载上的电压为零。BTL 电路所用管子数量最多，难于做到管子特性理想对称；且管子的总损耗大，

4、使得电路的效率降低；另外电路的输入和输出均无接地点，因此有些场合不适用。OTL 、 OCL 和 BTL电路各有优缺点，且均有集成电路，使用时应根据需要合理选择。四、 OCL 互补对称功率放大电路（ 1）电路的组成OCL 乙类互补对称功率放大电路图8-1图 8-1（ 2）存在的问题交越失真分析电路可知， 当输入电压的数值 |ui| Uon（ Uon 为晶体管 be 间的开启电压）时， T 1 和 T2 均截止，输出电压 uO 为 0；只有当 |ui | Uon 时， T 1 或 T 2 才导通，它们的基极电流失真， ，因而输出电压波形产生交越失真。五、 OCL 甲乙类互补对称功率放大电路（ 1）

5、电路组成及工作原理OCL 甲乙类互补对称功率放大电路如P478 图 8-2 所示。图 8-2静态时，从 +V CC 经过 R1、 R2、D1、D2、 R3 到 V CC 有一个直流电流，它在 T 1 和 T2 管两个基极间所产生的电压为U B1、 B2 UR2 U D1 U D2使 U B1、B2 略大于 T 1 管发射结和T2 管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通状态。另外静态时应调节R2，使发射极电位UE 为 0，即输出电压 uO 为 0。当所加信号按正弦规律变化时，由于D1、D2的动态电阻很小，而且R2 的阻值也很小， 所以认为 T 1 和 T 2 管的基极电位的变化近似相等

6、。这样，当 ui 0 且逐渐增大时， T1 管基极电流随之增大，而T2 管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到正方向的电流。同样道理，当ui 0 且逐渐减小时， T2 管基极电流随之增大，而 T 1 管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到负方向的电流。这样，即使ui 很小，总能保证至少有一只晶体管导通，从而消除了交越失真。（ 2）分析计算，求输出功率、管耗、电源提供的功率及效率当输入电压足够大，且又不产生饱和失真时，电路的图解分析如P480图 9.2.4 所示。由图示可知电路最大输出电压等于电源电压减去晶体管的饱和电压，即（ V CC U CES）。另外由图 9.2.2 可知，负载

7、电阻上通过的电流就是管子的发射极电流。最大输出功率 Pom电路的输出功率Po 为Po1 u o2d tU OM22 0RLR L式中 UOM 为输出电压的幅值。 当输出最大不失真电压时U OM V CCU CES，此时输出功率为最大，即V CC2PomVCES2R L管耗 PT每只管子的管耗为PT 11V CCu ouo dt1VCCU OMU OM220R LR L4显然当 UOM 0时，管子的损耗为零。当UOM VCCCES时，管子的损 U耗为1VCCV CCU CESVCCU CES2PT 1R L4总管耗为： PT PT1 PT2 2PT1直流电源提供的功率PVPV PT1 PT2 P

8、O=2 PT1 PO当 U OM V CCU CES 时2VCC VCCUCESPVR L效率 Po PV ，当 U OM V CC（忽略 U CES）时，4 78.5%（ 3）最大管耗 PT1max 与输出功率的关系最大管耗不是发生在输出功率最大时。由管耗的计算公式知，管耗是输出电压幅值 U OM 的函数， 用求极限的方法可求得， 最大管耗时的 UOM 2V CC故最大管耗为1 VCC2PT 1max2R L0.2Pom式中的 Pom为不考虑晶体管饱和压降（即UCES 为 0）时的最大输出功率。（ 4）功放管的选择由前面的分析知，在查阅手册选择功放管时，应使极限参数U (BR)CEO 2VCC，ICMVCCLCM 0.2Pom，另外一定要严格按手册要求安装 R，P散热片。8.2 乙类互不功率放大电路作业及实践：8.12 、 8.13 、 8.15 、8.17教学说明：教学后记：【本章小结 】功率放大电路是在电源电压确定情况下，以输出尽可能大的不失真的信号功率和具有尽可能高的转换效率为组成原则，功放管常常工作在尽限应用状态。低频功放有变压器耦合乙类推挽电路、OTL 、 OCL 、 BTL 等电路。功放的输入信号幅值较大，分析时应采用图解法。OCL 电路为直接耦合功率放大电路，为了消除交越失真，静态时应使功放管微导通，因而OCL 电路中功效管常工作在甲