模拟电路技术基础 教案 第6章 低频功率放大器

PAGEPAGE26.1低频功率放大器概述教案课题名称低频功率放大器概述所属科目模拟电路教学对象中职电子技术应用专业班同步教材模拟电路技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时1课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、多媒体教学课件线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）了解功率放大电路的任务、特点和要求；（2）理解功率放大管静态工作点的位置分类的类型；（3）理解功率放大器输出端的结构特点分类的类型。能力目标：（1）会分析功率放大器的类型与Q点位置的关系；（2）会根据功率放大器输出端的结构特点进行类型区分。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）功率放大管静态工作点的位置分类的类型；（2）功率放大器输出端的结构特点分类的类型。教学难点功率放大器输出端的结构特点和类型区分教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务一低频功率放大器概述提出问题：电压放大器与功率放大器有什么异同？解答问题：相异之处为，电压放大器在电路的前级，任务是对小信号进行电压放大，图解法和微变等效法均可进行分析；而功率放大器在电路的最后级，任务是对大信号进行电流放大，故微变等效法不再适用，只能用图解法分析。相同之处为，二者都是把直流电能转换为放大后的交流电能，没有本质的区别，只是各自需完成的任务不同。6.1.1对功率放大器的要求对功率放大器，我们有4点要求，分别是：1．输出功率要尽可能大2．效率要高3．非线性失真要小4．散热性能要好6.1.2功率放大器的类型功率放大器有二种分类的方式，现分别介绍如下：1．按功放管静态工作点的位置进行分类（1）甲类功率放大器。（2）乙类功率放大器。（3）甲乙类功率放大器。2．根据功率放大器输出端的结构特点进行分类根据功率放大器输出端的结构特点，可将功率放大器分为有输出变压器功率放大器、无输出变压器（OTL）功率放大器、无输出电容（OCL）功率放大器和桥接无输出变压器（BTL）功率放大器4种。（1）有输出变压器功率放大器。（2）无输出变压器功率放大器。（3）无输出电容功率放大器。（4）桥接无输出变压器功率放大器。应知应会知识小结（1）以放大电流为主要目的的大信号放大电路称为功率放大器。（2）性能良好的功率放大器应满足输出功率足够大、效率高、非线性失真小和散热性能好的基本要求。（3）根据功率放大管的Q点在交流负载线上所处的位置不同，功率放大器分为甲类功率放大器、乙类功率放大器和甲乙类功率放大器3种。（4）根据功率放大器输出端的结构特点，功率放大器分为有输出变压器功率放大器、无输出变压器功率放大器、无输出电容功率放大器和桥接无输出变压器功率放大器4种。课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见6.6中同步练习题）一、填空题1、3。二、判断题2、3。三、单项选择题1、2。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：6.2有输出变压器功率放大器教案课题名称有输出变压器功率放大器所属科目模拟电路教学对象中职电子技术应用专业班同步教材模拟电路技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、多媒体教学课件线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）了解有输出变压器功率放大器的类型；（2）理解单管甲类功率放大器和推挽功率放大器的组成与工作原理。能力目标：（1）会分析单管甲类功率放大器和推挽功率放大器的工作原理；（2）熟练掌握单管甲类和推挽功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）掌握分析单管甲类功率放大器和推挽功率放大器的工作原理；（2）掌握功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算；（3）理解交越失真原因及消除。教学难点（1）分析单管甲类功率放大器和推挽功率放大器的工作原理；（2）功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务二有输出变压器功率放大器6.2.1单管甲类功率放大器电路分析1．电路组成与功能如图6-2所示。2．电路工作原理（1）静态时ui=0，IC=ICQ，所以T2的次级线圈无感应电动势，放大器无信号输出。（2）动态时ui≠0时，输入信号经T1的耦合和VT的放大，再通过T2耦合后，将放大的信号输送给负载电阻RL，放大器有信号输出。3．电路的输出功率、效率和管耗（1）最大不失真输出功率（2）电路的最大效率电路的最大效率ηm为（3）管耗。6.2.2推挽功率放大器1．乙类推挽功率放大器电路分析乙类推挽功率放大器的典型电路及其工作波形如图6-4所示。（1）电路的结构特点与作用（2）电路的工作过程分析（3）存在的问题—交越失真（4）最大输出功率和效率①电路的最大输出功率为②最大效率电路的最大效率为③最大管耗理论分析表明，两管的最大管耗PCM与最大输出功率Pom之间满足以下关系式：PCM≈0.4Pom2．甲乙类推挽功率放大器电路分析乙类推挽功率放大器存在交越失真和频率特性不佳的问题。（1）交越失真成因及其消除办法（2）甲乙类推挽功率放大器应用电路。应知应会知识小结（1）有输出变压器功率放大器分为单管甲类功率放大器和推挽功率放大器两种。（2）功率放大器的最大输出功率由功率放大管的最大动态范围确定，即时输出功率由该时段输入信号的动态范围确定。（3）输出功率最大时的管耗并不是最大的，当输出电压信号的幅值Uom≈0.6VCC时具有最大管耗。（4）消除交越失真的方法是在静态时让功率放大管处于微导通状态。课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见6.6中同步练习题）一、填空题5、6。二、判断题9、10。三、单项选择题1、2、3、5。四、简答题1。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：6.3无输出电容功率放大器教案课题名称无输出电容功率放大器所属科目模拟电路教学对象中职电子技术应用专业班同步教材模拟电路技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、多媒体教学课件线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）了解无输出电容功率放大器的类型；（2）掌握无输出电容功率放大器电路的组成和工作原理。能力目标：（1）会分析双电源乙类、甲乙类互补对称OCL电路的工作原理；（2）熟练掌握无输出电容功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）掌握无输出电容功率放大器的工作原理；（2）掌握功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算；（3）复合管的复合要求。教学难点（1）分析无输出电容功率放大器的工作原理；（2）功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务三无输出电容功率放大器提出问题：互补对称式功率放大器在哪两种电路形式？解答问题：其一为采用双电源直接耦合互补对称电路，称为无输出电容（OCL）互补对称功率放大器；其二为采用单电源及大容量电容与负载和前级耦合，称为无输出变压器（OTL）互补对称功率放大器。6.3.1双电源乙类互补对称OCL电路图6-8所示为双电源乙类互补对称OCL电路的基本形式。1．电路基本结构和基本要求（1）基本结构特点：（2）基本要求2．工作原理（1）静态（ui=0）时：（2）动态（ui≠0）时：（3）两点说明：（4）输出功率、效率、管耗。双电源乙类互补对称电路的效率、管耗等参数的计算与乙类推挽功率放大器完全一致，此处不再重复。（5）功放管的选择6.3.2双电源甲乙类互补对称OCL电路1．实用双电源甲乙类互补对称OCL电路实用双电源甲乙类互补对称OCL电路如图6-9所示。（1）电路结构组成与功能分析（2）2．采用复合管的甲乙类互补对称OCL电路电路分析：6.3.3.OCL典型应用电路分析实例【实例一】分析图6-11中哪些复合管的接法是正确的？对于正确的复合管图，请指出其等效管子的类型。【实例二】由运放组成的功率扩展电路如图6-12所示。已知电路的额定输出功率Po=10W，若不考虑R9、R12上的压降，试问：（1）电路引入了何种类型的级间负反馈？（2）为获得额定输出功率，输入端应加多大的信号电压？6.3.4OCL典型应用电路的设计实例【实例一】设计如图6-9所示功放电路，已知负载上的最大不失真功率为500mW，管子饱和压降UCES=0。（1）试计算电源VCC的电压值。（2）核算使用下列功率放大管是否满足要求。VT2：3BX85A，PCM=300mW，ICM=300mA，U(BR)CEO=12V。VT3：3AX81A，PCM=300mW，ICM=300mA，U(BR)CEO=12V。应知应会知识小结（1）采用单电源及大容量电容与负载和前级耦合，而不用变压器耦合的电路的互补对称电路称为无输出变压器互补对称功率放大器。（2）采用双电源而不需要耦合电容的直接耦合互补对称电路称为无输出电容互补对称功率放大器。（3）无输出电容功率放大器的中点静态电位必须为零。课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见6.6中同步练习题）一、填空题9。二、判断题6、9。三、单项选择题6、9。四、简答题2。五、计算题5、6。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：6.4无输出变压器功率放大器教案课题名称无输出变压器功率放大器所属科目模拟电路教学对象中职电子技术应用专业班同步教材模拟电路技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、多媒体教学课件线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）了解无输出变压器功率放大器的类型；（2）掌握无输出变压器功率放大器电路的组成和工作原理。能力目标：（1）会分析单电源乙类、甲乙类互补对称OTL电路的工作原理；（2）熟练掌握无输出变压器功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）掌握无输出变压器功率放大器的工作原理；（2）掌握功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算。教学难点（1）分析无输出变压器功率放大器的工作原理；（2）功率放大器Pom、PE、PCM、η的估算教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务四无输出变压器功率放大器6.4.1单电源乙类互补对称OTL电路图6-13所示为单电源乙类互补对称OTL电路。1．基本结构及要求2．工作原理（1）耦合电容C两端电压的建立与稳定（2）静态（ui=0）时，因为两管对称，中点A的电位为电源电压的一半，穿透电流相等，故负载中没有电流。（3）动态（ui≠0）时，工作过程如图所示。（4）输出功率、效率、管耗。最大输出功率为在选择功率放大管的极限参数时，必须同时满足PCM≥0.2Pom，，U(BR)CEO≥VCC。6.4.2单电源甲乙类互补对称OTL电路1．实用单电源甲乙类互补对称OTL电路功放管静态时工作在甲乙类便可消除交越失真。实用单电源甲乙类互补对称OTL电路如图6-15所示。（1）电路结构组成与功能分析（2）2．采用复合管的甲乙类互补对称OTL电路采用复合管的甲乙类互补对称OTL电路如图6-17所示。6.4.3.OTL典型应用电路分析实例【实例一】图6-14所示的两个电路中，已知VCC均为18V，RL均为8W，设三极管饱和压降UCES=2V且图（a）中的电容足够大。试求：（1）图（a）的最大输出功率Pom和直流电源消耗的功率PE。（2）图（b）的最大输出功率Pom和直流电源消耗的功率PE。【实例二】功率放大电路如图6-16所示，为使电路正常工作，试回答下列问题。（1）静态时电容两端的电压应为多大？如果偏离此值，那么应首先调节RP1还是RP2？（2）要微调静态工作电流，主要应调节RP1还是RP2？（3）设RP1=R=1.2kΩ，三极管VT1、VT2参数相同，UBE=0.7V，β=50，PCM=200mW，当RP2开路或任意一个二极管接反时电路是否安全？为什么？应知应会知识小结（1）OTL电路中的耦合电容起到负电源的作用，要求其容量足够大，并且中点静态电位必须为。（2）OTL在选择功率放大管的极限参数时，必须同时满足PCM≥Pom，，U(BR)CEO≥VCC。（3）OTL输出级功率放大管的基极偏置电路决不允许开路，否则将导致功率放大管烧毁。课后拓展：1.完成学习通上的线上作业。2.完成线下作业。（见6.6中同步练习题）一、填空题10、11。二、判断题4、10。三、计算题3、4。四、综合题1。3.通过学习通上在线开放课程进行补差学习。4.课前预习。课后记要：6.5BTL功率放大器与集成功率放大器教案课题名称BTL功率放大器与集成功率放大器所属科目模拟电路教学对象中职电子技术应用专业班同步教材模拟电路技术基础课型新授£复习教材主编欧小东课程性质理论教学£实践教学授课时间年月日授课教师计划课时2课时教学平台多媒体网络教室、学习通课堂教学资源教科书、多媒体教学课件线上学习资源教学视频、学习讨论、课堂练习题、在线开放课程教学目标知识目标：（1）了解分立元器件构成的BTL功率放大器工作原理；（2）掌握典型集成功率放大电路，以及常用集成运放的引脚功能和外部连线。能力目标：（1）会分析分立元器件构成的BTL功率放大器工作原理；（2）熟练掌握典型集成功率放大电路，以及常用集成运放的引脚功能和外部连线。素质目标：（1）养成自主学习的习惯；（2）具备良好的人际交往能力、团队合作精神和优质服务意识；（3）养成严谨、细致的学习习惯。教学重点（1）掌握BTL功率放大器工作原理；（2）掌握典型集成功率放大电路，以及常用集成运放的引脚功能和外部连线。教学难点（1）分析与掌握BTL功率放大器工作原理；（2）分析与掌握LM386集成功率放大器及其典型应用电路教学方法自主学习法、任务驱动法、合作探究法、演示法课前准备教师：发布任务、推送资源，在线答疑解惑。学生：接收学习任务，查找相关资料自主学习；提出疑问。线下教学过程批注任务