第9章功率放大电路课件

第九章第九章 功率放大器功率放大器第九章第九章9.1 功率放大电路概述功率放大电路概述 9.2 变压器耦合功率放大电路变压器耦合功率放大电路9.3 无变压器互补对称功率放大电路无变压器互补对称功率放大电路9.4 集成功率放大器集成功率放大器9.5 MultisimOCL电路输出功率和效率的研电路输出功率和效率的研究究1本章讨论的问题：本章讨论的问题：2.电压放大电路和功率放大电路有什么区别？如何评电压放大电路和功率放大电路有什么区别？如何评价功率放大电路？价功率放大电路？3.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？1.什么是什么是功率放大电路？对功率放大电路的基本要求功率放大电路？对功率放大电路的基本要求是什么？是什么？4.功率放大电路的输出功率是交流功率、还是直流功功率放大电路的输出功率是交流功率、还是直流功率？率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？大吗？26.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？如何估算出最大输出功率？7.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？8.功放管和小信号放大电路中晶体管的选择有何不功放管和小信号放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？同？如何选择？5.功率放大电路有哪些种类型？各有什么特点？功率放大电路有哪些种类型？各有什么特点？本章讨论的问题：本章讨论的问题：3本章重点和考点：本章重点和考点：1.重点掌握功放的最大输出电压、最大输出功率重点掌握功放的最大输出电压、最大输出功率和效率的计算。和效率的计算。2.掌握集成功放的使用。掌握集成功放的使用。本章教学时数：本章教学时数：4学时学时49.1 功率放大电路概述功率放大电路概述 在大信号状态下工作，以输出较大的不失真在大信号状态下工作，以输出较大的不失真输出功率为目的。输出功率为目的。二、要求二、要求:1、输出功率尽可能大；输出功率尽可能大；2、效率要高；效率要高；3、非线性失真要小；非线性失真要小；4、考虑管子的散热问题。考虑管子的散热问题。9.1.1 功率放大电路的特点功率放大电路的特点一、主要指标一、主要指标：1、最大输出功率、最大输出功率PPom 2、转换效率、转换效率第九章第九章59.1.2 功率放大电路的组成功率放大电路的组成一、为什么基本放大电路不宜作功率放大电路一、为什么基本放大电路不宜作功率放大电路1 1、原因：、原因：（1 1）静态工作点设在三极管动态范围的中点，）静态工作点设在三极管动态范围的中点，）静态工作点设在三极管动态范围的中点，）静态工作点设在三极管动态范围的中点，静态损耗大。静态损耗大。静态损耗大。静态损耗大。（2 2）在）在）在）在R Rc c或或或或R Re e上，既有直流损耗上，既有直流损耗上，既有直流损耗上，既有直流损耗 又有交流损耗又有交流损耗又有交流损耗又有交流损耗 基本共射放大电路的理想效率只有大约基本共射放大电路的理想效率只有大约8.6%8.6%，第九章第九章6QQQQI IB=0=0u uCEi iCi iCQQI IB=0=0i iCu uCEI IB=0=0u uCEQQI IB=0=0i iCu uCEiCo tICQ甲类甲类360导电导电ICEOiCo t乙类乙类180导电导电ICEOiCo tIBQ乙类乙类180导电导电iCo tICQ甲乙类甲乙类180 360导电导电2 2、三极管的工作状态、三极管的工作状态第九章第九章7二、功率放大电路的分类二、功率放大电路的分类变压器耦合功放变压器耦合功放变压器耦合功放变压器耦合功放单管甲类功放单管甲类功放单管甲类功放单管甲类功放乙类推挽功放乙类推挽功放乙类推挽功放乙类推挽功放无变压器耦合功放无变压器耦合功放无变压器耦合功放无变压器耦合功放OCLOCL功放功放功放功放OTLOTL功放功放功放功放BTLBTL功放功放功放功放功放功放功放功放功放功放功放功放1 1 1 1、以晶体管的静态工作点位置分类、以晶体管的静态工作点位置分类、以晶体管的静态工作点位置分类、以晶体管的静态工作点位置分类甲类功放甲类功放甲类功放甲类功放乙类功放乙类功放乙类功放乙类功放甲乙类功放甲乙类功放甲乙类功放甲乙类功放丙类功放丙类功放丙类功放丙类功放2 2 2 2、以功率放大器输出端的特点分类、以功率放大器输出端的特点分类、以功率放大器输出端的特点分类、以功率放大器输出端的特点分类第九章第九章8iCiC（b）交流负载线交流负载线QOOOttuCEuCEVCC直流负载线直流负载线ICQICQIcmICQUCEQUcemAB甲类功放电路及交、直流负载线甲类功放电路及交、直流负载线（a）甲类功率放大电路；（）甲类功率放大电路；（b）交流、直流负载线。）交流、直流负载线。（a）TRb1Rb2ReCeTr1Tr2uiRLVCC+9.2 变压器耦合功率放大器变压器耦合功率放大器9.2.1 单管甲类功率放大器单管甲类功率放大器99.2.1 单管甲类功率放大器单管甲类功率放大器用变压器取代用变压器取代R RC C，消除，消除R RC C上的损耗，同时提高最大输出电压上的损耗，同时提高最大输出电压幅度，并有利于实现阻抗匹配幅度，并有利于实现阻抗匹配阻抗匹配时，阻抗匹配时，输出功率：输出功率：电源功率：电源功率：效率：效率：考虑考虑U UCESCES和和I ICEOCEO，以及变压器的损耗，实际效率通常只有，以及变压器的损耗，实际效率通常只有30%30%35%35%。且电。且电源利用率低。源利用率低。+TRb1Rb2ReCeTr1Tr2uiRLVCC+10tuiotuootuo1otuo2oTr2RLTr1Rb1Rb2ReT2T1+VCCuiuo1uo2uo9.2.2 乙类推挽功率放大器乙类推挽功率放大器将两个单管功放有机并联，工作状态设置为乙类，将静态将两个单管功放有机并联，工作状态设置为乙类，将静态损耗降至最小。电源的利用率高。损耗降至最小。电源的利用率高。11忽略忽略UCES时，时，输出功率：输出功率：电源功率：电源功率：效率：效率：考虑考虑U UCESCES和和I ICEOCEO，以及变压器的损耗，实际效率约为，以及变压器的损耗，实际效率约为60%60%。9.2.2 乙类推挽功率放大器乙类推挽功率放大器Tr2RLTr1Rb1Rb2ReT2T1+VCCuiuo1uo2uo12一、一、OCL功放电路及其演化过程功放电路及其演化过程+Rb1Re1+VCCuo+RL-VCC+uiCb1Cb2Re2Rb2T1T2+Ce1Ce2(b)(c)(d)Rb1+VCCuo+RL-VCCuiRb2T1T2R1R2(a)+Rb1Re1Cb1Ce1+VCCuiuo+RLT1+Rb2Re2Cb2Ce2-VCCuiuo+RLT29.3 无变压器互补对称功率放大电路无变压器互补对称功率放大电路9.3.1 互补对称互补对称OCL功放功放13（a）（b）（c）（a）二极管偏置）二极管偏置 （b）输入信号在）输入信号在T2基极基极 （b）输入信号在）输入信号在T1基极基极二、实用二、实用OCL电路及输入端点的选择电路及输入端点的选择+VCC-VCCT1T2RL+ui+D1D2Rb1Rb2Auoui+VCC-VCCT1T2RLuo+DR2R1R3A+VCC-VCCT1T2RLuo+ui+DR2R1R3A14三、工作原理三、工作原理 两个射极输出器电路的有机并两个射极输出器电路的有机并联，省掉联，省掉RE，三极管工作于乙类状，三极管工作于乙类状态，静态损耗损耗降至最低，态，静态损耗损耗降至最低，RE上上的损耗不复存在的损耗不复存在两个三极管一个正半周两个三极管一个正半周,一个负半周一个负半周轮流导通，正负电源交替供电，在负轮流导通，正负电源交替供电，在负载上得到一个完整的不失真波形。载上得到一个完整的不失真波形。+VCC-VCCT1T2RL+ui+D1 D2Rb1Rb2Auo uo15乙类推挽功放组合特性曲线乙类推挽功放组合特性曲线第九章第九章16当输入信号足够大，当输入信号足够大，使使Uim=Uom=Ucem=VCC-VCESVCC，Iom=Icm时，可获得：时，可获得：四、参数计算四、参数计算1.输出功率输出功率T1,T2工作在射极输工作在射极输出器状态，出器状态，AV1。2.2.电源功率电源功率PV+VCC-VCCT1T2RL+ui+D1 D2Rb1Rb2Auo173 3效率效率4.三极管的管耗三极管的管耗P PT T对一只三极管对一只三极管:第九章第九章18五、交越失真及消除方法五、交越失真及消除方法 输输入入信信号号很很小小时时，达达不不到到三三极极管管的的开开启启电电压压，三三极极管管不不导导电电。因因此此在在正正、负负半半周周交交替替过过零零处处会会出出现现一一些些非非线线性性失失真真，这这个个失失真称为真称为交越失真交越失真。1、交越失真的产生、交越失真的产生 uouo uo192、解决交越失真的方法、解决交越失真的方法给三极管稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。给三极管稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。利用三极管恒压源提供偏置利用三极管恒压源提供偏置利用二极管提供偏置电压利用二极管提供偏置电压209.2.2 其它类型互补对称功放其它类型互补对称功放一、一、OTL功放功放单电源供电，输出端直流电位为电源电压的一半，输出耦单电源供电，输出端直流电位为电源电压的一半，输出耦合电容同时充当合电容同时充当T2管的等效供电电源。单电源供电有利于管的等效供电电源。单电源供电有利于和前级电路的级联。和前级电路的级联。C1C2+VCCT1T2ui+DR2R1R3ARLuo+21二、二、BTL功放功放 两个一样的两个一样的OCL功放组成差功放组成差分电路分电路，又称桥接推挽式放大器。，又称桥接推挽式放大器。对角位置上的晶体管工作状态对角位置上的晶体管工作状态相同，相同，V1、V4导通时，导通时，V2、V3截止，截止，反之亦然。反之亦然。在同样电源电压和负载情况下，在同样电源电压和负载情况下，输出信号幅度是输出信号幅度是OCL功放的功放的2倍，倍，OTL功放的功放的4倍。输出功率分别为倍。输出功率分别为OCL功放功放4倍，倍，OTL功放的功放的16倍，电倍，电源在整个周期内都工作，功率得到充源在整个周期内都工作，功率得到充分利用。最高效率仍为分利用。最高效率仍为78.5%。BTL功放也可以用单电源供电功放也可以用单电源供电双电源供电双电源供电BTL功放功放单电源供电单电源供电BTL功放功放229.4 集成功率放大器集成功率放大器 集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的驱集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的驱动方面。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有动方面。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集成运算放大器相同。成运算放大器相同。OTLOTL、OCLOCL和和和和BTLBTL功放均有不同电压增益的多功放均有不同电压增益的多种型号的集成电路。应当注意，在使用种型号的集成电路。应当注意，在使用OTL功放时，需功放时，需外接输出电容，为了改善频率特性，很多电路内部引入外接输出电容，为了改善频率特性，很多电路内部引入深度负反馈。深度负反馈。第九章第九章239.4.1 集成功率放大电路分析集成功率放大电路分析一、一、LM386内部电路及引脚排列内部电路及引脚排列第九章第九章249.4.1 集成功率放大电路应用集成功率放大电路应用一、一、LM386应用电路应用电路1、LM386外接元件最少的用法外接元件最少的用法+VCCuiRW10k 220 F10 0.1 F 8 12364758LM386252、LM386电压增益最大的用法电压增益最大的用法+VCCui220 F+10 0.1 F 8 12364758+20 F20 F+LM386RW10k 26+VCCui220 F+10 0.1 F 8 1236475820 F+20 F RW2 20k LM3863、LM386的一般用法的一般用法RW110k 27二、双通道功率放大电路二、双通道功率放大电路 双双通通道道功功率率放放大大电电路路是是用用于于立立体体声声音音响响设设备备的的功功率率放放大大电电路路，一一般般有有专专门门的的集集成成功功率率放放大大器器产产品品。TDA2009是是一一种种较较为为常常见见且且价价格格实实惠惠的的高高保保真真双双声声道道音音频频功功率率放放大大电电路路，电电路路内内设设有有短短路路保保护护和和过过热热自自动动闭闭锁锁保保护护装装置置。常常用用于于音音频频功功率率放放大大，也也可可作作为为其其它它电电子子设设备备中中的的功功率率放放大大。它它有有一一个个左左声声道道功功放放和和一一个个右右声声道道功功放放，这这两两个个功功放放的的技技术术指指标标是是相相同同的的，需需要要在在专专门门的的立立体体声声音音源源下下才能显现出立体声效果。才能显现出立体声效果。第九章第九章281、TDA2009管脚排列及含义管脚排列及含义图（图（a）TDA2009的外形和管脚排列的外形和管脚排列 111TDA2009管脚管脚含含义管脚管脚含含义管脚管脚含含义1左声道左声道输入入5右声道右声道输入入9电源源2左声道反左声道反馈6接地接地10左声道左声道输出出3静噪静噪7空脚空脚114右声道反右声道反馈8右声道右声道输出出表表4-3 TDA2009引脚含义引脚含义第九章第九章29提问与解答环节Questions And Answers谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal