模拟电路基础：第八章 输出级和功率放大器

第8章 功率放大电路8.1 功率放大器功率放大器 功率放大电路为多级放大电路的最末级，以提供负载功率放大电路为多级放大电路的最末级，以提供负载大功率大功率为目的为目的功率放大功率放大中间级中间级输输入入级级31.1.功率放大电路的特点功率放大电路的特点 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压和的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态。电流。管子工作在接近极限状态。一般直接驱动负载，带载能力要强。一般直接驱动负载，带载能力要强。2 功率放大电路考虑的几个问题功率放大电路考虑的几个问题 a 非线性失真；非线性失真；大信号工作，器件的非线性导致失真，用总谐波失真来衡量 THD(total harmonic distortion)b 输出功率输出功率 c.效率效率 d.晶体管的管耗晶体管的管耗e.散热散热功率晶体管功率晶体管功率功率BJT外形外形8.2 放大电路的分类放大电路的分类放大电路按照晶体管导通时间占信号周期的比例，分为甲、乙、放大电路按照晶体管导通时间占信号周期的比例，分为甲、乙、甲乙类、丙类等甲乙类、丙类等甲类甲类 晶体管在信号的整个周期都导通晶体管在信号的整个周期都导通（处于放大状态）（处于放大状态）乙类乙类晶体管只在半个信号周期导通晶体管只在半个信号周期导通6甲乙类甲乙类晶体管导通时间略大于信号的半晶体管导通时间略大于信号的半个周期个周期丙类丙类晶体管导通时间小于信号的半个晶体管导通时间小于信号的半个周期周期7效率效率S()()LPP负载获得的平均功率电压源提供的平均功率计算公式计算公式2PpLI VP(max)224CCCQCCCQLVIVIP甲类放大电路甲类放大电路8最大效率最大效率造成甲类效率低的原因造成甲类效率低的原因:无信号时的静态功耗大无信号时的静态功耗大解决方案：解决方案：降低静点降低静点9乙类电路乙类电路ui-VccT1T2uo+VCCRL互补推挽输出互补推挽输出 由一对由一对NPNNPN、PNPPNP特性相同特性相同的互补三极管组成，采用正、的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。（负双电源供电。（OCLOCL）1.电路组成电路组成2.工作原理工作原理 两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使负载得到一个完整的波形。负载得到一个完整的波形。（忽略（忽略导通电导通电压压UBE）10ic1ic2vi-VccT1T2vo+VccRLiL交流分析交流分析 ui -0.6VT1截止截止，T2 通通ui 0.6VT1 通，通，T2 截止截止iL=ic1;iL=ic2直流分析直流分析ui=0V T1、T2 截止截止 uo=0V乙类电路工作原理分析乙类电路工作原理分析11交越失真交越失真死区死区1201()()TLooPvt it dtT2220011(1 2cos2)1sin2222ttd td t22pLLVPRor2LoooLVPV IR2poVV2poII0()1()TooLv tv tdtTR220sin1TpLVtdtTR22201sin2pLVtd tR如何计算如何计算LP乙类电路负载上的电压可表示为乙类电路负载上的电压可表示为3.分析与计算分析与计算130cos2RCCpCCpCCpLVIVIVVz22001()sind()22CCsCCpVPVit d tIttuoui-VCCT1T2+VCCRLio+_1CitopI2用 z代替如何计算如何计算sP因为只有半个周期的电流，积分只在因为只有半个周期的电流，积分只在半个周期进行；半个周期进行；总的电源提供的平均功率电源提供的平均功率因为14The maximum possible average power that can be delivered to the load is电源提供的平均功率电源提供的平均功率负载获得的平均功率负载获得的平均功率效率效率S()()LPP负载获得的平均功率电压源提供的平均功率15 uCE and ic aresinCEccpuVVtsinpCLVitR半个周期1CitopI2Q2011-sinsin24pccppCCpLLVV VVPVVttd tRRQ0pdPdV则则20.6pccccVVV 一个晶体管的管耗一个晶体管的管耗QP求什么情况下管耗求什么情况下管耗 最大最大QP16如果如果0.6pccVV2Qmax2ccLVPR理想情况下理想情况下2Lmax2ccLVPRQmaxLmaxLmax220.2PPP最大的晶体管耗散功率为最大的晶体管耗散功率为当当 ，管耗最大，此时的效率为，管耗最大，此时的效率为2PCCVV选管依据之一选管依据之一17如何选择晶体管如何选择晶体管max()0.22CMLCCCMLBR CEOccPPVIRVVui-VCCT1T2uo+VCCRLiL18甲乙类放大电路甲乙类放大电路iBuituBE191.静态偏置静态偏置可克服交越失真可克服交越失真2.动态工作情况动态工作情况二极管等效为恒压模型二极管等效为恒压模型交流相当于短路交流相当于短路甲乙类放大电路甲乙类放大电路20 I UBE RB1 RB2 I UCE IB IBB 2BBEBBRUI21212211BBBECEBBBBEBBBBCERRUURRRURRIUUBE倍增器倍增器21由由UBE倍增器提供偏置倍增器提供偏置22有有 Darlington 管的放大电路管的放大电路 23T6T4+VCCuiuoRL-VCC+_IoT1T2T3T5R1R2T7T824静态时，偏置电路使静态时，偏置电路使VKVCVCC/2（电容（电容C充电达到稳态）。充电达到稳态）。当有信号当有信号vi时时负半周负半周T1导通，有电流通过负导通，有电流通过负载载RL，同时向，同时向C充电充电正半周正半周T2导通，则已充电的电导通，则已充电的电容容C通过负载通过负载RL放电。放电。只要满足只要满足RLC T信信，电容，电容C就就可充当原来的可充当原来的VCC。计算功率、效率和管耗的公计算功率、效率和管耗的公式必须加以修正，以式必须加以修正，以VCC/2代替代替原来公式中的原来公式中的VCC。单电源供电的甲乙类放大电路（单电源供电的甲乙类放大电路（OTL）25BJT集成音频功率放大器集成音频功率放大器LM380固定增益固定增益51倍倍最大工作电压最大工作电压22V最大输出功率最大输出功率5W可双端输入，也可单端可双端输入，也可单端输入。输入。不用的输入端可悬空不用的输入端可悬空