功率放大器课件

(6-1)功率放大器§6.1概述§6.2

互补对称功率放大电路§6.3实际功放电路§6.4集成功率放大器(6-2)例1：扩音系统电压放大功率放大

信号提取执行机构6.1.1功率放大器的作用：做放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。§6.1概述齐放:(6-3)例二：温度控制R1-R3:标准电阻Ua:基准电压Rt:热敏电阻A：电压放大器RtTUOT

温度调节过程UbUO1R1aR2uoUsc+R3Rt

功放b温控室A+-uo1加热元件(6-4)6.1.2

分析功放电路应注意的问题功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM

、UCEM

、PCM

。ICMPCMUCEMIcuce(6-5)

电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。=PomaxPE100%Pomax:负载上得到的交流信号功率。PE

：电源提供的直流功率。(6-6)射极输出器输出电阻低，带负载能力强，可以用做功率放大器吗？答：不合适，因为效率太低。uotuo问题讨论ibQIcuceUSC

/REUSCRbuoUSCuiRE(6-7)射极输出器效率低的原因一般射随静态工作点（Q）设置较高（靠近负载线的中部），信号波形正负半周均不失真*。电路中存在的静态电流（ICQ），在晶体管和射极电阻中造成较大静态损耗，致使效率降低。设Q点正好在负载线中点，若忽略晶体管的饱和压降，则有：UCEQ=1/2USCICQ=USC/2RL。

*这种工作方式称为甲类放大。

PO=（USC/2

）（USC/

2RL

）PE=USCICQ=U2SC/2RL=USC

2/8RL

=PO/PE=25%(6-8)§6.2

互补对称功率放大电路

互补对称功放的类型

无输出变压器形式

（OTL电路）无输出电容形式

（OCL电路）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、

PNP各一支；两管特性一致。类型：(6-9)6.2.1

无输出电容的互补对称功放电路（OCL电路）工作原理（设ui为正弦波）ic1ic2

静态时：ui=0V,T1、T2均不工作uo=0v。动态时：ui

0vT1截止ui>

0vT1导通T2截止iL=Ic1;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=Ic2

。T2导通**T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。（1）(6-10)iBuBEUTuitQiCuceUSC

/REUSCib乙类放大的波形关系特点iBtiCt

静态电流ICQ、IBQ等于零；每管导通时间于半个周期；存在失真。(6-11)最大输出功率及效率的计算

假设ui为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出达到最大值。若忽略晶体管的饱和压降，则负载（RL)上的电压和电流分别为：ULMAX=USCILMAX=USC/RL=POMAX=.ULMAX负载上得到的最大功率为：iL-USCRLuiT1T2UL+USC（2）(6-12)电源提供的直流平均功率计算：

每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:

IAV1==两个电源提供的总功率为：PE=PE1+PE2=2.USC.=效率为：USC1=USC2=USC====78.5%

tic1IAV2=IAV2=(6-13)电路的改进（3）克服交越失真交越失真的含义tuo交越失真uit

当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真便为交越失真。iBiBuBEtuitUT

交越失真产生的原因在于晶体管特性存在非线性，

Ui

<uT以前晶体管导通不好。(6-14)克服交越失真的措施

电路中增加Ｒ１、Ｄ２、Ｄ２、R2支路。R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T2

静态时T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1，D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态；*

两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式称为甲乙类放大。

动态时，设ui加入正弦信号。正半周T2截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。；负半周T1截止，T2

基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。*(6-15)uitUTtiBIBQ甲乙类放大的波形关系iCQuceUSC

/REUSCIBQICQiCuBEiBib

存在较小的静态电流ICQIBQ。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。特点(6-16)

为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。UBE电压倍增电路B1B2+-BER1R2UIBIUUBE

合理选择R1、R2大小，B1、B2间便可得到UBE任意倍数的电压。

图中B1、B2分别接T1、T2的基极。假设I>>IB，则(6-17)电路中增加复合管增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力复合管的构成cbeT1T2ibicbecibicic1=

1ib,ib2=ie1=(1+

1)ib,ic2=

2ib2,ic=ic1+ic2=[

1+2(1+1)]ib.方式1(6-18)cbeT1T2ibicbecibic

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均如下确定：

1

2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。{方式2(6-19)OCL准互补输出功放电路+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6T1：电压推动级T1、R1、R2：

UBE倍增电路T3、T4、T5、T6：复合管构成的输出级准互补

输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。(6-20)6.2.2

无输出变压器的互补对称功放电路（OTL电路）（1）特点：单电源供电；输出加有大电容。（2）静态时：T1、T2特性对称，USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC

令：(6-21)（3）动态时：

设输入端在USC/2直流电平基础上加入正弦信号。时，T1导通、T2截止；若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。ui>ic1ic2RLuiT1T2+USCAUL+-交越失真T1截止、ui<时，T2导通。（UC相当于电源）(6-22)ULMAX=、ILMAX=（4）输出功率及效率

若忽略交越失真的影响，且ui幅度足够大。则：uLULMAXPLMAX==

PE=USCIAV=（IAV=）===78.5%ui(6-23)OTL准互补输出功放电路ui+USCRLT1T2Rb1D1D2Rb2RRe1Re2T3T4CRe1、Re2

起什么作用。Rb1、R、D1、D2、Rb2

各器件的作用是什么？

T1和T3

、T2和T4构成什么工作方式？思考(6-24)§6.3实际功放电路

这里介绍一个实用的OCL准互补功放电路。其中主要环节有：

恒流源式差动放大输入级（T1、T2、T3）；偏置电路（R1、D1、D2）；恒流源负载（T5）；

OCL准互补功放输出级（T7、T8、T9、T10）；负反馈电路（Rf、C1、Rb2构成交流电压串联负反馈）；共射放大级（T4）；校正环节（C5、R4）；

UBE倍增电路（T6、R2、R3）；调整输出级工作点元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。(6-25)实用的OCL准互补功放电路+24vuiRLT7T8RC8-24vR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差动放大级偏置电路恒流源负载UBE倍增电路准互补功放级共射放大级反馈级保险管(6-26)实用的OCL准互补功放电路差动放大级反馈级偏置电路共射放大级UBE倍增电路恒流源负载准互补功放级保险管负载+24vuiRLT7T8RC8-24vR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX(6-27)输出功率的估算输出电压的最大值约为19.7v设负载

RL=8

则最大输出功率为：PMAX=实际输出功率约为20W。注：该实用功放电路的详细分析计算请参考《模拟电子技术基础》（童诗白主编）

(6-28)§6.4集成功率放大器工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。特点集成功放LM384生产厂家：美国半导体器件公司电路形式：OTL输出功率：8

负载上可得到5W功率电源电压：最大为28V(6-29)集成功放LM384管脚说明14、

--电源端（Vcc）3、4、5、7、--接地端（GND）10、11、12、--接地端（GND）2、6

、--输入端（一般2脚接地）

8、--输出端（经500

电容接负载）)12345678910111213141、--接旁路电容（5

）

9、13、--空脚（NC）(6-30)集成功放LM384外部电路典型接法500

-+0.12.78146215

Vccui8

(6-31)

利用变压器的阻抗变换功能，可实