第八章 功率方大电路

1、第八章第八章 功率放大电路功率放大电路n本章内容：本章内容：本章围绕输出功率，效率和非线性失真来讨论的，熟悉掌握乙类互补度，对称功率放大电路的组成，BJT的选择，理解甲乙类互补的工作原理及计算，了解功率器件及散热问题。n重点：重点：乙类互补功率放大电路的组成。n难点：难点：乙类互补功率放大电路的组成。8.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题8.2 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路 8.3 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*8.4 集成功率放大器集成功率放大器8.5 功率器件功率器件u 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路u 甲乙类单电

2、源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路第八章第八章 功率放大电路功率放大电路8.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题1. 功率放大电路的主要特点功率放大电路的主要特点 功率放大电路是一种以输出较大功率为目功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因此，的的放大电路。因此，要求同时输出较大的电要求同时输出较大的电压和电流。压和电流。 管子工作在接近极限状态。管子工作在接近极限状态。 2. 要解决的问题要解决的问题F 提高效率提高效率F 减小失真减小失真F 管子的保护管子的保护 一般直接驱动负载，带载能力要强。一般直接驱动负载，带载能力要强。3. 提高效率的途径提高效率的途径F

3、 降低静态功耗，即减小静态电流。降低静态功耗，即减小静态电流。提高效率的途径提高效率的途径工作点下移工作点下移 共射极放大电路共射极放大电路 + - vi T VCC +12V Rc 4. 三种工作状态三种工作状态 三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为几个工作状态：几个工作状态：甲类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通4. 三种工作状态三种工作状态 三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为几个工作状态：几个工作状态：甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于1804. 三种工作状态三种工作

4、状态 三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为几个工作状态：几个工作状态：乙类：乙类：导通角等于导通角等于1804. 三种工作状态三种工作状态 三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为几个工作状态：几个工作状态：丙类：丙类：导通角小于导通角小于180（1 1）变压器耦合功率放大电路）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路单管甲类电路 输入信号增大，输出功率如何变化？输入信号增大，输出功率如何变化？ 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ 输入信号增大，电源

5、提供的功率如何变化？效率如何变化？输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？5. 功率放大电路的种类功率放大电路的种类适合做功放吗？适合做功放吗？乙类推挽电路乙类推挽电路 信号的正半周信号的正半周T1导通、导通、T2截止；负半周截止；负半周T2导通、导通、T1截止。截止。 两只管子交替工作，称为两只管子交替工作，称为“ 推挽推挽 ”。设。设 为常量，则负载为常量，则负载上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0（2）OTL电路电路 2CCEBIVUUu静态时，输入电压的正半周：输入电压的正

6、半周： VCCT1CRL地地 C 充电。充电。输入电压的负半周：输入电压的负半周： C 的的 “”T2地地RL C “ ” C 放电。放电。C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。电路低频特性差。2)2(CESCComUVU因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路电路。（3） OCL电路电路输入电压的正半周：输入电压的正半周： VCCT1RL地地输入电压的负半周：输入电压的负半周： 地地RL T2 VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。两只管子交替导通，两路电源交替

7、供电，双向跟随。2CESCComUVU静态时，静态时，UEQ UBQ0。（4）BTL电路电路 输入电压的正半周：输入电压的正半周：VCC T1 RL T4地地输入电压的负半周：输入电压的负半周：VCC T2 RL T3地地22CESCComUVU是双端输入、双端输是双端输入、双端输出形式，输入信号、负出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。载电阻均无接地点。管子多，损耗大，使管子多，损耗大，使效率低。效率低。几种电路的比较几种电路的比较 单电源供电，笨重，效率单电源供电，笨重，效率低，低频特性差。低，低频特性差。单电源供电，低频特性差。单电源供电，低频特性差。双电源供电，效率高，低频特性好。双电

8、源供电，效率高，低频特性好。单电源供电，低频特性好；双端输入单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。双端输出。8.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路1. 电路组成电路组成 由一对由一对NPN、PNP特性相同特性相同的互补三极管组成，采用正、负的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。种电路也称为双电源供电。种电路也称为OCL互补功率放大电路。互补功率放大电路。2. 工作原理工作原理 两个三极管在信号一个正、两个三极管在信号一个正、负半周轮流导通，使负半周轮流导通，使负载得到负载得到一个完整的波形。一个完整的波形。3. 分析计算分析计算（1）最大不失真输出功率）最大

9、不失真输出功率PomaxL2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP 实际输出功率实际输出功率PoL2omLomomooo222=RVRVVIVP 3. 分析计算分析计算单个管子在半个周期内的管耗单个管子在半个周期内的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRvvVP （2）管耗）管耗PT两管管耗两管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV )d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 最大管耗与最大输出功率的关系最大管耗与最大输出

10、功率的关系omT1m2 . 0 PP 选管依据之一选管依据之一3. 分析计算分析计算（3）电源供给的功率）电源供给的功率PV ToV=PPPLomCC2RVV 当当时，时， CComVV 2L2CCVmRVP （4）效率）效率 CComVo4=VVPP 当当时，时， CComVV % 78.54 4. 功率与输出幅度的关系功率与输出幅度的关系8.3 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乙类互补对称电路存在的问题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乙类互补对称电路存在的问题实际测试波形实际测试波形8.3.

11、1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路1. 静态偏置静态偏置可克服交越失真可克服交越失真2. 动态工作情况动态工作情况二极管等效为恒压模型二极管等效为恒压模型理想二极管理想二极管利用二极管进行偏置互补对称电路利用二极管进行偏置互补对称电路设设T3已有合适已有合适的静态工作点的静态工作点8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路BE221CEVRRRV VBE可认为是定值可认为是定值 R1、R2不变时，不变时，VCE也也是定值，可看作是一个直流是定值，可看作是一个直流电源电源8.3.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路1. 静态偏置静态偏置2. 动

12、态工作情况动态工作情况 调整调整R1、R2阻值阻值的大小，可使的大小，可使CCK21VV 此时电容上电压此时电容上电压CCC21VV 此电路存在的问题：此电路存在的问题：K点电位受到限制点电位受到限制8.3.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路3. 带自举电路的单电源功放带自举电路的单电源功放自举电路自举电路自举电路自举电路静态时静态时CCK21VV C3充电后，其两充电后，其两端有一固定电压端有一固定电压动态时动态时C3充当一个电源充当一个电源带自举的单电源互补对称电路带自举的单电源互补对称电路3. 带自举电路的单电源功放带自举电路的单电源功放小结小结n一、功率放大电路的分类。n二、如何克服交越失真。n三、几种典型功放电路的工作原理的分析和计算。n四、功放电路的散热以及改进。1. 指出图中放大电路部分；指出图中放大电路部分；2. 说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若为交流负说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若为交流负反馈则说明其反馈组态；反馈则说明其反馈组态；3. 最大输出功率和效率的表达式；最大输出功率和效率的表达式；4. 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；5. 说明说明D1D3和和RW的作用，的作用，C1C4的作用；的作用；6. 说明哪些元件构成过流保护电路及其