“乙类双电源互补对称功率放大电路”教案设计

14#I组织教学集中学生注意力，做好平时考勤工作。II新课引入1、集成电路结构形式上的特点2、电流源电路3、有源负载放大电路m新课讲授9.1乙类双电源互补对称功率放大电路1、功率放大电路的基本概念和分类功率放大电路的特点大信号工作，采用图解分析法功率、效率、非线性失真为主要技术指标功率器件的安全工作非常重要功率放大电路的几种工作状态甲类工作状态，晶体管的导通角8=2n，最大效率为50%。乙类工作状态，晶体管的导通角8=n，最大效率为78.5%。甲乙类工作状态，晶体管的导通角nV8V2n，最大效率介于甲类和乙类之间。功率放大电路的类型(1)变压器耦合功率放大电路变压器耦合功率放大电路。这种电路的优点是可实现阻抗变换，缺点是体积庞大、笨重、消耗有色金属，且效率低，低频和高频特性较差。无输出变压器的功率放大电路无输出变压器的功率放大电路(简称OTL电路)用一个大电容代替了变压器。该电路在静态时电容上的电压为VCC/2。由于一般情况下功率放大电路的负载电流很大，电容容量常选为几千微法，且为电解电容。电容容量愈大，电路低频特性愈好。但是，当电容容量增达到一定程度时，电解电容不再是纯电容，而存在漏阻和电感，使得低频特性不会明显改善。无输出电容的功率放大电路无输出电容的功率放大电路(简称OCL电路)。此电路采用正、负电源交替供电，两个晶体管轮流导通，输出与输入之间双向跟随。静态时两个管子均截止，输出电压为零。桥式推挽功率放大电路桥式推挽功率放大电路(简称BTL电路)。该电路为单电源供电，且不用变压器和大电容。由图可见电路由四只特性对称的晶体管组成，静态时管子均处于截止状态，负载上的电压为零。BTL电路所用管子数量最多，难于做到管子特性理想对称；且管子的总损耗大，使得电路的效率降低；另外电路的输入和输出均无接地点，因此有些场合不适用。OTL、OCL和BTL电路各有优缺点，且均有集成电路，使用时应根据需要合理选择。2、OCL互补对称功率放大电路1)OCL乙类互补对称功率放大电路(1)电路的组成

OCL乙类互补对称功率放大电路(2)存在的问题——交越失真分析电路可知，当输入电压的数值u.IVU(U为晶体管b-e间的开启电压)时，T1和ionon1T2均截止，输出电压uO为0；只有当lu」>U时，T1或T2才导通，它们的基极电流失真，如2Oion12P478图9.2.1所示，因而输出电压波形产生交越失真。2)OCL甲乙类互补对称功率放大电路(1)电路组成及工作原理OCL甲乙类互补对称功率放大电路静态时，从+VCC经过比、R2、D］、D2、R3到一VCC有一个直流电流，它在T1和T2管两个基极间所产生的电压为U、=U+U+UB1B2R2D1D2使UB1、B2略大于T1管发射结和T2管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通状态。另外静态时应调节R2，使发射极电位UE为0,即输出电压uO为0。TOC\o"1-5"\h\z2EO当所加信号按正弦规律变化时，由于D］、D2的动态电阻很小，而且R2的阻值也很小，所以认为T1和T2管的基极电位的变化近似相等。这样，当u>0且逐渐增大时，T1管基极电流12i1随之增大，而t2管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到正方向的电流。同样道理,当u.V0且逐渐减小时，T2管基极电流随之增大，而T1管基极电流随之减小，最后截止，负i21载电阻上得到负方向的电流。这样，即使u.很小，总能保证至少有一只晶体管导通，从而消i除了交越失真。(2)分析计算，求输出功率、管耗、电源提供的功率及效率当输入电压足够大，且又不产生饱和失真时，电路的图解。由图示可知电路最大输出电压等于电源电压减去晶体管的饱和电压，即(VCC—UC萤)。另外，负载电阻上通过的电流就是CCCES管子的发射极电流。①最大输出功率Pomom电路的输出功率P为oU2―OMR0LL式中UOM为输出电压的幅值。当输出最大不失真电压时UOM=VCc—UCES，此时输出功率为最大，即Pom(VccPom(Vcc2RCES②管耗PT每只管子的管耗为U2-uCCOMOMT1CC0L显然当UOM=0时，管子的损耗为零。当UOM-uCCOMOMT1CC0L显然当UOM=0时，管子的损耗为零。当UOM=V-UL时，管子的损耗为CC-UCCCCCESCEST1总管耗为：Pt=Pt1+Pt2=2Pt1

P厂Pti+Pt2+Po=2Pti+P厂Pti+Pt2+Po=2Pti+P。2V（V-U）P二一•一CC——CCCES—V兀R④效率nn二P°/Pv，当uom"vcc（忽略UCES）时，n=n/4=785%O（3）最大管耗P与输出功率的关系T1maxOM最大管耗不是发生在输出功率最大时。由管耗的计算公式知，管耗是输出电压幅值的函数，用求极限的方法可求得，最大管耗时的UOM=2VCc/n故最大管耗为OM1V2

P=—ccq0.2P'T1max兀2RomL式中的Pom为不考虑晶体管饱和压降（即UCES为0）时的最大输出功率。（4）功放管的选择由前面的分析知，在查阅手册选择功放管时，应使极限参数口邮席0>2»代，ICM>VCC/Rl，PCM>0.2P°m，