低频功放电路

1、第5章 功率放大电路功率放大电路 考试大纲要求考试大纲要求 6 功率放大电路 6.1 掌握功率放大电路的特点；了解互补推挽功率放大电路的工作原理，输出功率和转换功率的计算 6.2 掌握集成功率放大电路的内部组成；了解功率管的选择、晶体管的几种工作状态 6.3 了解自举电路；功放管的发热主要内容 5.1 功率放大电路的一般性问题 5.2 乙类双电源互补功率放大电路 5.3 甲乙类互补功率放大电路 5.4 集成功放5.1 功率放大电路的一般性问题功率放大电路的一般性问题 功率放大电路一般在多级放大电路的输出级，主要作用是在不失真或轻微失真的前提下，尽可能地对功率进行放大，以推动负载如扬声器发声、电

2、机旋转、继电器动作、指示仪表偏转等。 5.1.1对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。1.功率放大器与电压放大器的区别 电压放大器要求负载得到不失真的电压信号；电压放大器要求负载得到不失真的电压信号； 功率放大器则要求获得足够的不失真的输出功率功率放大器则要求获得足够的不失真的输出功率。 功率放大电路必须考虑效率问题。为了降低静态时的工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此时虽降低了静态工作电流，但又产生了失真问题。如果不

3、能解决乙类状态下的失真问题，乙类工作状态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路和互补对称电路较好地解决了乙类工作状态下的失真问题。2. 功率放大器的特殊问题 1）要求输出功率尽可能大：因此放大器件工作在极限运用状态。 2）要求效率高：需要考虑减小功耗，提高电源转换效率。 3）非线性失真要小。减小非线性失真与曾大输出功率是功率放大器的一对矛盾。 4）解决功放器件的散热问题。 cCEc)(d21tiuP3低频功率放大器的低频功率放大器的特点特点 1) 要有尽可能大的输出功率；要有尽可能大的输出功率； 2) 效率要高；效率要高； 3) 非线性失真要小；非线性失真要小； 4) 考虑放大器件的安全，考虑放

4、大器件的安全，要加装散热和保护装；要加装散热和保护装； 5) 放大器件在大信号条件下工作，采用放大器件在大信号条件下工作，采用图解法图解法分析。分析。 5.1.2 提高功率放大电路效率的主要途径提高功率放大电路效率的主要途径 CCUCI 为提高效率、降低损耗，应从两方面考虑：一是增加放大电路的动态工作范围来增加输出功率；二是减少电源供给的功率，即在 一定时使静态电流 减小，也就是将静态工作点沿交流负载线下移。 可知可知 功率放大器提高输出功率的途径：功率放大器提高输出功率的途径： 减小放大管的集电极损耗！减小放大管的集电极损耗！cCEc)(d21tiuP由 1工作状态分类工作状态分类根据晶体管

5、的静态工作点的位置不同可分以下几类。根据晶体管的静态工作点的位置不同可分以下几类。(1) 甲类放大电路甲类放大电路uCEiC0QAiC1ICQt2 =2 02 集电极电集电极电流波形流波形静态工作静态工作点位置点位置特点特点a. 静态功耗大静态功耗大CQCEQCIUP b. 能量转换效率能量转换效率低低c. 放大管的导通角放大管的导通角 =(2) 乙类放大电路乙类放大电路uCEiC0QAtiC22 2 = 03 静态工作静态工作点位置点位置集电极电集电极电流波形流波形特点特点a. 静态功耗静态功耗0CQCEQCIUPb. 能量转换效率高能量转换效率高c. 输出失真大输出失真大d. 放大管的导通

6、角放大管的导通角2 =(3) 甲乙类放大电路甲乙类放大电路uCEiC 0QAiC3203ICQ 2 2静态工作静态工作点位置点位置集电极电集电极电流波形流波形特点特点a. 静态功耗较小静态功耗较小b. 能量转换效率较高能量转换效率较高c. 输出失真较大输出失真较大d. 放大管的导通角放大管的导通角2 2CiCEu0Ci0QtCCU(a) 甲类CiCEu00QtCCU(b) 甲乙类CiCEu0Ci0QtCCU(c) 乙类甲类：三极管(2c= ) 360导电甲乙类：三极管(2c= )180360 导电乙类：三极管(2c= ) 180导电丙类：三极管(2c=) 0 时时T1导通导通CCULR1Tiu

7、ou1ci0tT2截止截止电流电流io方向方向输入信号输入信号uiuouic. ui 0 时时T1截止截止T2导通导通CCULR2Tiuou2ci0t电流电流io方向方向输入信号输入信号uiuoui1Ci1CEu0QCCU2CEu0CCU1Cit0ABcmIcm(max)IcemUm(max)ceUCESUt2CiQCCU2Cit20输出幅值为CESCC(max)cemom(max)UUUU T1通通T2通通Uopp=2(UCC UCES)5.2.2 功率参数分析功率参数分析 1. 输出功率输出功率1. 输出功率输出功率oPLooIUP 由图5-2、图5-3可知， cLIILcceoRIUUL

8、2omL2cemcmcemcmcemo21212122RURUIUIUP（5-1） maxou当输出 且波形不失真时，其最大值为 CESCCom(max)UUUL2CCL2CESCCom21)(21RURUUP（5-2） tUusinomo设设故最大不失真输出功率为： (忽略 )CESU)(dsin)sin(21)(d210LomomCCC0CE1T2TtRtUtUUtiuPP)4(12omomCCLUUUR（5-3） 2. 管耗管耗 omL2CC21(max)T2 . 02PRUP（5-5） omL2CC)1(T137. 0)44(CComPRUPUU（5-4） omL2CC21(max)T

9、4 . 02PRUP两管总损耗两管总损耗 令令021ddomCCLomTUVRUP3. 直流电源提供的功率直流电源提供的功率tRutiId21d210Lo0C1C(AV)平均集电极电流平均集电极电流IC(AV)为为EPLom0omL1dsin21RUttUR两个电源供给的总电源功率两个电源供给的总电源功率直流电流提供的功率一部分消耗在管子上，一部分提供给负载，故有 LomCCo1TE22RUUPPP（5-6） L2CCE(max)2RUP（5-7） 式中 Cm(max)LCC22IRU为电源在一个周期内提供的平均电流。 4. 集电极效率集电极效率 功率放大电路的效率是输出功率和电源供给功率之比

10、。 CComEo4UUPP(5-8) CCom(max)UU输出信号越大，效率越高，当 时，效率最大。 %5 .784CComUU当当时时%5 .784max c5. 功率管的选择功率管的选择 5.2.3 单电源互补对称功率放大电路单电源互补对称功率放大电路（OTL） CCULR1T2Tiuou图5-4 乙类OTL功放电路原理图0tiuALC2CCU电容电容C起起负电源负电源UCC的作用的作用5.3 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 5.3.1 乙类功放的交越失真乙类功放的交越失真 a. 产生失真的原因产生失真的原因晶体管存在死区电压晶体管存在死区电压b. 失真的现象失真的

11、现象 当当ui小于晶体管的死区电压小于晶体管的死区电压时，时，T1、T2都截止。都截止。输出电流出现一段输出电流出现一段“死区死区”CCUCCULR1T2Tiu1ci2ci0tou0tiCiBuBE0uit0交越失真交越失真在两个管子交替工作区域出在两个管子交替工作区域出现的失真称为现的失真称为交越失真交越失真输入信号输入信号输出信号输出信号交越失真的产生交越失真的产生5.3.2 消除交越失真的常用方法消除交越失真的常用方法 给功率管（给功率管（T1和和T2）一定的直流偏置，使其工作于微）一定的直流偏置，使其工作于微导通状态，即甲乙类工作状态。导通状态，即甲乙类工作状态。1）甲乙类互补推挽电路

12、）甲乙类互补推挽电路a. 利用二极管提供偏压利用二极管提供偏压iuou1R2D2R1DCCU1T2T3RCCULR图5-6 甲乙类OCL功放电路二极管提供偏二极管提供偏压，使压，使T1、T2呈呈微导通状态微导通状态2）利用扩大电路实现偏置）利用扩大电路实现偏置RLT1ui+_+UCC_T2uo+_T3R1R2R3R4UCCRLT1ui+_+UCC_T2uo+_T3R1R2R3R4UCC图中图中)1 (32BE3B2B1RRUUU5.3.3 单电源甲乙类互补对称（单电源甲乙类互补对称（OTL）功率放大电路）功率放大电路 图5-7所示是有推动级的单电源互补对称（OTL）功率放大电路。 CCUAiu

13、ou1R2D2R1D1T2T3R1CLR2C1eRLC3eC2eR3eR1WR4R3T图5-7 具有推动级的OTL功放电路当温度升高时， 的稳定过程如下 AU温度A3C3BA33C3CUIUURIICCUAiuou1R2D2R1D1T2T3R1CLRC1eRLC3eC2eR3eR1WR4R3T图5-8 采用复合管的OTL功放电路4T5T2cR5eR4eRRG5.4 集成功率放大器及其应用集成功率放大器及其应用 AD1RLT1uI+_+ UCC_iB1iB2T2D2uo+_R3R4_R2R1i4i3+CCU1. 电路组成电路组成2. 电路的闭环电压增益电路的闭环电压增益AufR2/R15.4.2 TDA2006集成功放的典型应用集成功放的典型应用 +-TDA20061R2R3R1CK224R1D2D3C2C5C4CK22PF100uF2 . 268014001IN4001INuF2 . 2uF22. 0PF10012345iuCCUCCULR图5-10 TDA2006双电源功放电路电压放大倍数为 4 .33121