模拟电子技术基础04功率放大电路

2023/2/31第4章功率放大电路2023/2/32基本要求掌握乙类功放的工作原理和功率参数计算及存在的问题以及甲乙类功放电路的构成；了解功率放大电路的特殊问题——效率和失真以及解决这类问题的方法；了解集成功放及其应用。2023/2/33要解决的主要问题从技术上为什么需要功率放大如何设计低频功率放大器从教学上功率放大器的技术特点是什么乙类双电源互补功率放大电路原理及分析方法甲乙类互补功率放大电路原理及分析方法集成功放简介2023/2/344.1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，尽可能地提供幅度较大的电压与电流，以推动负载如扬声器发声、电机旋转、继电器动作、指示仪表偏转等。用于向负载提供功率的放大器称为功率放大电路。4.1.1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幅度大；输出信号电流幅度大；放大电路的输出电阻与负载匹配。2023/2/351.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；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。为了降低静态工作点电流，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。2023/2/362.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）解决功率放大器件的散热问题。2023/2/373．低频功率放大器的特点和要求1)在不失真的前提下尽可能地输出较大功率；2)具有较高的效率；3)存在非线性失真，应非线性失真；4)考虑放大器件的安全，要加装散热和保护装；5)放大器件在大信号条件下工作，采用图解法分析。2023/2/384.1.2提高功率放大电路效率的主要途径

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，即在一定时减小静态电流，也就是将静态工作点沿交流负载线下移。可知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！由

2023/2/391．工作状态分类根据晶体管的静态工作点的位置不同可分以下几类。(1)甲类放大电路特点a.静态功耗大b.能量转换效率低c.放大管的导通角θc=π静态工作点位置集电极电流波形2023/2/310甲类功率放大器2023/2/311(2)乙类放大电路特点a.静态功耗b.能量转换效率高c.输出失真大d.放大管的导通角2θC=π静态工作点位置集电极电流波形2023/2/312(3)甲乙类放大电路特点a.静态功耗较小b.能量转换效率较高c.输出失真较大d.放大管的导通角π<2θC<2π静态工作点位置集电极电流波形2023/2/313甲类：三极管(2C=)360°导电甲乙类：三极管(2C=)180°～360°导电乙类：三极管(2C=)180°导电丙类：三极管(2C=)<180°导电2023/2/3144.2乙类互补对称功率放大电路

4.2.1无输出电容的双电源互补对称功率放大电路（OCL）

2023/2/3154.2.1无输出电容的双电源互补对称功率放大电路电路特点：(1)晶体管T1、T2特性对称；(2)电源对称；(3)T1、T2射极输出。2023/2/3161.工作原理设ui=Uimsinta.当ui=0时uo=0T1、T2截止静态功耗为零2023/2/317b.ui>0时T1导通T2截止电流io方向输入信号uiuo≈uic.ui<0时T1截止T2导通电流io方向输入信号uiuo≈ui2023/2/318输出幅值为

T1通T2通Uopp=2(UCC

–

UCES)2023/2/3194.2.2功率参数分析1.输出功率由图4-3、图4-4可知，（4-2）当输出且波形不失真时，最大值为

（4-3）设故最大不失真输出功率为：

(忽略)2023/2/320（4-4）2.管耗

2023/2/321（4-6）（4-5）两管总损耗令2023/2/3223.直流电源提供的功率平均集电极电流IC(AV)为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（4-7）（4-8）式中

为电源在一个周期内提供的平均电流。2023/2/3234.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。(4-9)输出信号越大，效率越高，当

时，效率最大。

当时2023/2/3245.功率管的选择

【例4-1】2023/2/3254.2.3单电源互补对称功率放大电路（OTL）

电容C起负电源–UCC的作用2023/2/3262023/2/3274.3甲乙类互补对称功率放大电路

4.3.1乙类功放的交越失真

a.产生失真的原因晶体管存在死区电压b.失真的现象

当ui小于晶体管的死区电压时，T1、T2都截止。输出电流出现一段“死区”2023/2/3280tiCiBuBE0uit0交越失真在两个管子交替工作区域出现的失真称为交越失真输入信号输出信号交越失真的产生2023/2/3294.3.2消除交越失真的常用方法

给功率管（T1和T2）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。1）甲乙类互补推挽电路a.利用二极管提供偏压二极管提供偏压，使T1、T2呈微导通状态2023/2/3302）利用扩大电路实现偏置图中2023/2/3314.3.3单电源甲乙类互补对称（OTL）功率放大电路

图4-9所示是有推动级的单电源互补对称（OTL）功率放大电路。2023/2/332当温度升高时，的稳定过程如下温度2023/2/333【例4-2】链接2023/2/3344.4集成功率放大器及其应用

4.4.1TDA2006集成功率放大器简介

一般集成功放内部电路原理和将要介绍的集成运算放大器相似，TDA2006也不例外，内部包含输入级、中间