模拟电子技术 课件 24 OCL功率放大电路

模拟电子技术梁长垠教授项目四功率放大电路的制作与测试梁长垠教授OCL功放电路结构01OCL功放电路原理02OCL功放电路参数03OCL电路交越失真04一、OCL功放电路结构1.OCL功放电路组成2.各元件作用双电源互补对称功率放大电路又称无输出电容的功放电路(OutputCapacitorLess，简称OCL)。特性对称一致的T1（NPN型）和T2（PNP型）两管的基极相连作为输入端，两管射极相连共用RL作为负载射极输出，两管的集电极分别接上一组正电源和一组负电源。OCL功放电路结构01OCL功放电路原理02OCL功放电路参数03OCL电路交越失真04二、OCL功率放大电路原理1.静态分析每个管子组成共集组态的射极电压跟随放大电路，输出电阻小，能与低阻抗负载较好地匹配。由于电路无偏置电压，故两管的静态工作点参数UBE、IB和IC均为零,属于乙类工作状态。2.动态分析设输入信号为正弦电压ui，在0～π期间，T1发射结承受正向电压，T2发射结承受反向电压，故T1导通，T2截止。从T1发射极电压跟随输出，在RL上获得正半周信号电压u0≈ui；在π~2π（负半周）期间，T1发射结承受反向电压而截止，T2发射结承受正向电压而导通，发射极输出为负半周信号u0≈ui。两管在信号的两个半周期内轮流导通工作，在负载RL上获得完整的正弦波信号电压。输出的信号电流被放大为OCL功放电路结构01OCL功放电路原理02OCL功放电路参数03OCL电路交越失真04三、OCL功率放大电路参数1.

OCL电路参数（1）输出功率P0设三极管是理想的，两管完全对称，其导通电压UBE=0，饱和压降UCES=0。则放大器的最大输出电压振幅为VCC，最大输出电流振幅为VCC/RL，且在输出不失真时始终有ui=u0。设输出电压的幅值为Uom，有效值为U0；输出电流的幅值为Iom，有效值为I0。则当输入信号足够大，使Uom=Uim=Vcc

UCES≈Vcc时，2.

OCL电路参数计算OCL功放电路参数主要有输出功率、管耗、直流电源供给功率、效率等。三、OCL功率放大电路原理3.电路参数计算（2）管耗PV电源供给最大功率为由于T1和T2在一个信号周期内均为半个周期导通，因此，两管管耗（3）直流电源供给的功率P0直流电源供给的功率包括负载得到的功率和两放大管的损耗功率两部分，即（4）效率η最大效率为OCL功放电路结构01OCL功放电路原理02OCL功放电路参数03OCL电路交越失真04四、OCL电路交越失真1.乙类互补对称功率放大电路存在问题交越失真是指当输入信号电压幅度较小不足以克服T1和T2的死区电压，因而在这段区域内的输出仍然为0，使输出信号产生失真（交越失真）。由于乙类互补对称功率放大电路是两管推挽工作，组合完成对输入信号的放大，因此，它的一个显著缺点就是当输入信号幅度较小时，容易产生交越失真。2.交越失真的解决办法为了消除交越失真，必须在两管的基极之间加偏置电压UB1、UB2。四、OCL电路交越失真（1）利用二极管和电位器上压降产生偏置电压由T3组成的前置激励电压放大级集电极静态电流IC3，流经D1、D2和RP形成直流压降UB1、UB2，其值约为两管的阈值电压之和。静态时，两管处于微导通的甲乙类工作状态，产生静态工作电流IB1=-IB2，这时虽有静态电流IE1=-IE2流过负载RL，但互为等值反向，不产生输出信号。而在正弦信号作用下，输出为一个完整不失真的正弦波信号。一般所加偏置电压大小，以刚好消除交越失真为宜。但这种电路的缺点是不易调节，尤其当电位器滑点接触不良，RP上全部电阻会形成过大偏压，使功放管静态电流过大而发热损坏。故实际电路常用调节后确定阻值的固定电阻取代。四、OCL电路交越失真（2）利用UBE倍增电路产生偏置电压流入T4的基极电流远小于R3、R4上电流，因此可知UCE4≈UBE4·(R3+R4)/R4当T4采用硅管时，UBE4=0.6~0.7V，因此只需调节R3和R4的比值，即可改变U12=UCE4形成的偏压值。四、OCL电路交越失真3.功放管的复合在输出功率较大时，由于大功率管的电流放大系数β较小，而且很难找到特性接近的PNP型和NPN型大功率三极管，一般用复合管解决。复合管就是将一只小功率管和一只大功率管按一定规则连接起来而构成的一个等效三极管。复合管中小功率管在前，大功率管在后，复合管的类型取决于第一只管子。β≈β1β2

四、OCL电路交越失真4.实用OCL功放电路分析电路由两部分组成：一是由T1管与集电极直流负载电阻RC1组成共射放大电路，作为前置放大级(或称驱动级)，其作用是将输入信号电压放大到足够大的幅度驱动功放级；二是由两组特性一致的T2、T4和T3、T5复合管组成的功放级，由于T4、T5为同管型的大功率管，故称为准互补对称功率放大电路，前置级T1管集电极的D1、D2和RP2上静态压降作为功放级偏置电压UBE2+BE3，用以消除交越失真，而其动态电阻较小，对信号电压影响不大。电阻R3~R6使上下两半电路对称，此外R4、R5还可建立合适工作点，而R4、R6还可对T2、T3的ICEO进行分流，避免T4、T5产生过大的ICE0。R7、R8具有电流负反馈作用，以改善功放级的性能。四、OCL电路交越失真4.实用OCL功放电路分析正常情况下功放级上下两半电路特性对称，接上电源后，中点K的静态电位UK=0。如不为零，可调节RP1使UK=0。RP2用来调节在加入信号后刚好不产生交越失真。一般要求RP1、RP2两者反复调节才能使UK=0而又刚好克服交越失真。当输入信号ui为负半周正弦信号，则T1集电极输出为正半周，使T2、T4的等效NPN管