模电第七章功率放大电路

第7章功率放大电路7.2甲类功率放大器7.3互补对称功率放大电路7.4丙类和丁类功率放大器7.1功率放大电路的特点和分类7.5集成功率放大器7.1功率放大电路的特点和分类特点和要求：（1）要有尽可能大的输出功率。（2）效率要高。（3）非线性失真要小。（4）由于功率管工作在接近于极限运用的状态，因此，在选择功率管时必须考虑使它的工作状态不超过其极限参数、和。（5）由于功率管的管秏较大，因此，在设计功放电路时，散热问题及过载保护问题不能忽视。

功率放大失真或效率等电路研究（深度实验）

功率放大失真或效率等电路研究（深度实验）

总谐波失真

(TotalHarmonicDistortion)THD

标称额定功率时的失真度10%

1%

0.1%晶体管图示仪

失真度仪

只提供实验目的、实验要求等，要自选实验室的仪器仪表，自己独立选择实验电路、测试电路、改进电路，完成实验数据的记录和实验总结。深度实验选题：提高电压放大倍数的稳定性增大共模抑制比提高功率放大器效率提高稳流系数提高稳压系数运算放大器的自动增益控制…等小课题

（学期内完成）常见的分类方式有以下几种。（1）按处理信号的频率分类低频功放：音频范围在几十赫兹至几十干赫兹。高频功放：射频范围在几百千赫兹至几十兆赫兹。（2）接功放电路中晶体管的导通时间分类A类功率放大电路(ClassAAmplificating)B类功率放大电路(ClassBAmplificating)：AB类功率放大电路(ClassABAmplificating)C类功率放大电路(ClassCAmplificating)D类功率放大电路(ClassDAmplificating)E类功率放大电路(ClassEAmplificating)图7-1功率放大电路的工作状态a）A类（甲类）

b）B类（乙类）

c）AB类（甲乙类）

d）C类（丙类）7.2甲类功率放大器（A类）（1）最大交流输出功率集电极电压达到最大幅值集电极电流的最大幅值为三极管的最大交流输出功率为（正弦波）

图7-2（2）电源功率由图中的交流负载线可以知道，交流电流的最大幅值所以集电极瞬时电流为直流电源的输出功率为在输出功率达到最大的情况下，最大转换效率为A类功率放大器（甲类）当输入信号为零时，输出功率，此时三极管功耗，即没有输人信号时，直流电源的所有功率都转换为晶体管的功耗．晶体管的功耗达到最大；当输入信号增大时，逐渐变大，变小，晶体管的功耗反而变小。（3）集电极损耗功率三极管的损耗功率近似为7.3互补对称功率放大电路7.3.1OCL功率放大电路1.B类功率放大电路（乙类）图7-3B类双电源功率放大电路a）输入信号b）基本电路c）输出信号(理想情况)静态时V1、V2均截止，UB=UE=0特征：V1、V2特性理想对称。静态分析V1的输入特性理想化特性1.B类功率放大电路（乙类）动态分析ui正半周，电流通路为

+VCC→V1→RL→地，

uo=ui

两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。ui负半周，电流通路为

地→RL→V2→-VCC，

uo=ui4.

交越失真消除失真的方法：设置合适的静态工作点。信号在零附近两只管子均截止开启电压如果晶体管的饱和压降为，则如果忽略三极管的饱和压降和穿透电流，负载获得最大输出电压时，其输出电压峰值近似等于电源电压VCC，故负载得到的最大输出功率为1）输出功率2）直流电源提供的功率

因此，两个电源提供的功率为

如果，两个直流电源也提供最大功率3）效率如果4）管耗当时，单管的最大管耗为5）功率管的选择①功率管集电极的最大允许功耗②功率管的最大耐压③功率管的最大集电极电流2.AB类互补对称功率放大电路0V0V～0.5V由于晶体管有死区电压

图7-4交越失真波形

直流偏压

图7-5甲乙类互补对称功率放大电路图7-6甲乙类互补对称功率放大电路

例7-1电路如图7-5所示的ＡB类OCL功率放大电路的,,,设输入信号为正弦波，求：（１）最大不失真功率（２）计算功率管的参数、效率和管秏解：（１）最大输出功率（２）

采用复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。3.用复合管组成的互补对称电路

（1）复合管图7-7复合管a)NPN与NPN复合成NPN

b)PNP与PNP复合成PNP

c)NPN与PNP复合成NPN

1

2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。

复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效后晶体管的性能确定均如下：d)PNP与NPN复合成PNP等效三极管Ｖ的管型和Ｖ1为同类管型,其电流放大系数：

复合管的输入电阻为：

d)PNP与NPN复合成PNP（2）采用复合管的互补功率放大电路

图7-８复合管互补对称功率放大电路

图7-９准互补对称功率放大电路输入电压的正半周：

＋VCC→V1→C→RL→地，C充电。输入电压的负半周：

C

的“＋”→V2→地→RL→C“－”

C放电。C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。7.3.2OTL功率放大电路图7-10单电源互补对称功率放大电路a)基本电路b）甲乙类单电源互补对称功率放大电路实用单电源互补对称电路C2、R3组成“自举电路”

图7-11实用单电源互补对称电路P233例7-27.3.3BTL功率放大电路输入电压的正半周：＋VCC→V1→

RL→V4→地输入电压的负半周：＋VCC→V2→

RL→V3→地①是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。②管子多，损耗大，使效率低。几种电路的比较

OTL电路：单电源供电，低频特性差。OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。图1-3二声道功率放大电路的实样和电路图（P2）7.4丙类和丁类功率放大器

7.4.1丙类功率放大电路（C类）设输入一余弦信号则三极管的发射结电压因为管子只在小半周期内导通，因而为脉冲电流。放大后的也为脉冲电流。根据傅氏级数展开得图7-14谐振功率放大电路原理图7.4丙类和丁类功率放大器

7.4.1C类功率放大电路图7-1功率放大电路的工作状态

a）A类b）B类c）AB类d）C类7.4.2丁类功率放大电路（D类）

图7-15PWM型D类功放电路原理图

a）原理框图b）波形图图7-16简单的PWM型D类功放电路7.5集成功率放大器

集成功率放大器具有输出功率大、外围连接元件少、使用方便等优点，目前使用越来越广泛。

图7-18集成音频功放LM386的引脚图－＋LM386内部电路原理图图7-17LM386内部电路原理图图7-19LM386组成的OTL电路图7-20LM386组成的BTL电路7.5集成功率放大器

集成功率放大器具有输出功率大、外围连接元件少、使用方便等优点，目前使用越来越广泛。

图7-21TDA2030A集成功放的内部电路图7-22引脚排序及功能TDA2030A主要性能参数如下：电源电压VCC±3V～±18V输出峰值电流3.5A频响BW0～140kHz静态电流<60mA（测试条件：VCC=±18V）谐波失真THD<0.5%电压增益30dB输入电阻RI>0.5M在电源为15V、RL=4时输出功率为14W。图7-23TDA2030A构成OCL电路图7-24构成的OTL电路