功率放大器要点课件

1、第9章 低频功率放大电路例： 扩音系统实际负载什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器。功率放大电压放大信号提取9.1 功率放大电路概述9.1 功率放大电路概述 9.1.1 功率放大电路的特点 功率放大器的主要任务是向负载提供较大的功率，故功率放大器应具有以下几个主要特点。1. 输出功率要足够大 如输入信号是某一频率的正弦信号，则输出功率的表达式为 Po =IoUo 改用幅值表示为Po = IomUom 2.转换效率要高 功率放大器实质上是一

2、个能量转换器，它是将直流电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载，因此，要求转换效率高。 式中， Po为信号输出功率，PE是直流电源向电路提供的功率。在直流电源提供相同直流功率的条件下，输出功率愈大，电路的效率愈高。3. 非线性失真要小 功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流幅度很大，而且由于三极管是非线性器件，在大信号工作状态下，器件本身的非线性问题十分突出，因此，输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真。在实际应用中，要采取措施减少失真，使之满足负载要求。4. 图解法进行估算 由于功放工作在大信号状态，实际上已不属于线性电路的范围，故不能用小信号微变电路的分析方法，通常采用图解

3、法对其输出功率、效率等指标作粗略估算。 根据在正弦信号整个周期内的三极管导通情况，可分为几个工作状态：2、乙类：导通角等于1801、甲类：导通角等于3603、甲乙类：导通角大于180小于3609.1.2 功率放大器工作状态的分类甲类：在正弦信号的整个周期内均有电流流过BJT。甲乙类：介于两者之间iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内均导通。iCuCEQ2ICQVCC甲类Q点甲乙类Q点乙类Q点tiCO Icm2ICQtiCO Icm2ICQtiCO IcmICQ2甲类( = 2 )乙类( = )甲乙类( 0VT1导通，T2截

4、止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。1. 静态分析负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCESiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom9.2.2 分析计算最大不失真输出功率1.输出功率2.电源供给的功率3.效率最高效率max一个管子的管耗 4.管耗PT两管管耗三极管的最大管耗 问：Uom=？ PT1最大， PT1max=？用PT1对Uom求导，并令导数=0，得出：PT1max发生在Uom=0.64VCC处。将Uom=0.64VCC代入PT1表达式：选功率管的原则：1. PCM PTmax32. tuo交越失真ui t存在交越失真乙

5、类互补对称功放的缺点死区电压输入输出波形图uiuououo 交越失真死区电压9.2.3 交越失真 克服交越失真的措施就是避开死区电压区，使每一个晶体管处于微导通状态。 静态时 ui = 0 时，T1、T2 微导通。当 ui 0 (先 后 )， T1 微导通 充分导通 微导通；T2 微导通 截止 微导通。当 ui 0 (先 后 )， T2 微导通 充分导通 微导通； T1 微导通 截止 微导通。当输入信号为正弦交流电时二管导通的时间都比输入信号的半个周期更长，功放电路工作在甲乙类状态。 用复合管组成互补对称电路 功率放大电路的输出电流一般很大。而一般功率管的电流由放大系数均不大，一般通过复合管来

6、解决此问题。 复合管互补对称功放 要求：T3和T4既要互补又要对称。这对于NPN和PNP型两种大功率管来说,一般是难以实现的!准互补对称电路选T3和T4是同一种型号的管子,通过复合管的接法来实现互补,这样组成的电路为准互补对称电路。9.2.4 OTL功放电路的组成和工作原理静态时：选择合适的偏置电阻R1、R2、R3、R4,使得VT1和VT2微导通 由于VT1和VT2的对称性，发射极的电位UE=VCC/2，故电容上的电压也VCC/2。（1）当输入正半周信号时VT1导通，VT2截止，VT1通过C输出正半周放大信号，同时电源也对大容量电容器C充电。充电电流如图中的i1所示；（2）当输入负半周信号时V

7、T2导通，VT1截止， 电容C通过VT2放电的同时输出负半周放大信号，放电电流如图中的i2所示。由上面的讨论可见，电路中大容量的电容器C除了是交流信号的耦合电容外，还是功放管VT2的供电电源。UEi1i2例9-2-1设电路的R1=R4=120，R2=R3=100，电源电压Vcc=3V，负载电阻RL=8，求静态时A、B、C各点的电位值；在理想情况下输出信号功率的最大值POM和电路的转换效率。UEi1i2解（1）静态时， VT1，VT2均处在微导通状态电源电压通过电阻分压电路对电容器C充电根据电路对称性，电容器C上的电压值为电源电压的一半UE=VCC/2所以静态时UB=VCC/2=1.5VUEi1

8、i2(2) 因B点的电位值为VCC/2，所以，输出交流信号的最大值UOM也是 VCC/2 例9-2-1设电路的R1=R4=120，R2=R3=100，电源电压Vcc=3V，负载电阻RL=8，求静态时A、B、C各点的电位值；在理想情况下输出信号功率的最大值POM和电路的转换效率。（1）当ui1为正，ui2为负时，T1和T3 导通，T2和T3 截止（2）当ui1为负，ui2为正时，T1和T4截止，T2和T3导通电源电压相同时，BTL电路的输出功率相当于OTL 或OCL电路的4倍工作原理i1i29.3 BTL功率放大电路 BTL功率放大电路又称桥式推挽式放大电路，其主要特点是，在同样电源电压和负载电

9、阻条件下，它可获得比OCL和OTL大几倍的输出功率。 四个功放管T1T4组成桥式电路。静态时，电桥平衡。9.4 集成功率放大器DG4100内部结构差动放大器有源负载 集成功放DG4100典型的外部接线图C1 输入耦合电容 。C2 电源退耦滤波。C3 、RF和内部电阻R11 串联电压交流负反馈电路 C4 滤波电容 C5 去耦电容，用来保证T1管偏置电流的稳定。C6、C7 消振电容，用来消除电路的寄生振荡。C8 输出电容 C9“自举电容”C10高频衰减，以改善电路的音质。外部元件的作用：输入耦合电容 电源退耦滤波电压串联交流负反馈滤波电容去耦电容用来保证T1管偏置电流的稳定消振电容，用来消除电路的

10、寄生振荡输出电容“自举电容”高频衰减，以改善电路的音质。 OCL电路的应用分析 OCL互补对称功率放大电路OCL准互补对称功率放大电路，它由输入级、中间级、输出级及偏置电路组成。输入级是由T1、T2和T3组成的单端输入、单端输出的共射组态恒流源式差动放大电路，并从T1的集电极处取出输出信号加至中间级。中间级是由T4、V5组成的共射组态放大电路，T5是恒流源，作为T4的有源负载。输出极是由T7、T8、T9、T10组成的准互补对称电路，其中T7、T9为由NPNNPN组成的NPN型复合管；T8、T10为由PNPPNP组成的PNP型复合管，各管电阻Re7、Re8、Re9、Re10的作用是改善温度特性。

11、T6、Re4、Re5组成了Ube倍压电路，为输出极提供所需的静态工作点，以消除交越失真。由R1、D1、D2、T3、T5组成恒流源电路，R1、D1、D2提供基准电流。Rf、C1、Rb2构成交流串联电压负反馈，用来改善整个放大电路的性能。OCL电路的应用分析电路实例 图为一典型的OTL功放电路。由运算放大器A组成前置放大电路，T4T7组成互补对称电路，D1、D2、D3提供偏置电压，R11和R1构成电压并联负反馈。OTL功放电路实例调试方法图9-12 OTL功率放大电路 图9-12所示电路的调试方法如下。 调节电阻R1的阻值，调试T1的静态工作电流。调节R6使放大器输出端(K点)的对地电位为1/2Vcc，然后通过R11调节复合管的静态电流。但调节R6和调节R11是互相影响的，所以，必须反复调节R6直至满足要求为止。调试时千万注意，切不可断开R11，因为R11一旦断开，有烧坏晶体管的可能。经上述调试后，电路就能正常工作。 从信号发生器向OTL放大器送入一个比额定输入信号电压小的正弦波信号，再进一步观察输出波形，并对波形出现的问题进行调整。本章小结1功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率和效率。2为了提高效率，在功率放大