低频功率放大

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,低频功率放大,功率放大器的作用： 用于放大电路的输出级，向负载提供足够大的功率。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。,功率放大,电压放大,电信号,例：,扩音系统,声,音,信,号,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,一 分类,根据正弦信号在整个周期内的导通情况，三极管可分为以下几种工作状态：,甲类：,信号在一个周期内 均导通,导通角等于,180,(,导通角,定义信号为在一个周期内导通相角的一半,),乙类：,导通角等于,180,乙类,2,2,2,甲类,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,二 特点,1输出功率Po大,功率放大器是为负载提供驱动信号的,因此要有足够的输出功率。当输入某一频率的正弦波信号，那么,或,上式中，,U,o,、,U,om,、,I,o,、,I,om,分别是,负载上的正弦信号的电压,与,电流的有效值和幅值。,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,2电路的效率 要高,P,o,:,负载上得到的信号功率。,P,E,： 电源提供的直流功率。,return,功率放大器所消耗的能量占电子整机设备能量消耗的大局部，除向负载提供能量外，自身还要消耗一定能量，而这局部能量将以发热的形式表现出来。功放管的发热将给放大器带来不利影响，须加散热装置降低功放管的温度，以防过热烧毁功放管。从节约能耗和降低管温两方面考虑，要求功率放大器的效率要高,功率放大器的效率定义为：,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,3非线性失真要小,功率放大器直接面对负载，任何失真都将传给负载。另外，功率放大器工作在大动态范围下，功放管的非线性将带来失真。因此，功率放大器应尽量减小非线性失真,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,2改善器件的散热条件,1提高电源电压,因直流电源提供的功率有一局部消耗在放大器上，造成功放管的发热，必须采用散热或冷却的措施，才能保证功放管在大功率状态下长期平安可靠地工作。,三 提高Po的方法,return,因为,要想提高输出功率，就必须加大,U,o,和,I,o,。从三极管输出特性曲线中可见，要提高,U,o,、,I,o,，就必须提高电源电压。,u,CE,i,C,Q,U,CC,V,CC,/,R,C,u,cm,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,功放电路中电流、电压要求都比较大，实际应用中必须注意电路参不能超过晶体管的极限值即：,i,C,u,CE,P,CM,I,CM,U,CEM,I,cm,I,CM,U,CE,U,CEM,P,cm,P,CM,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,（四） 提高,的方法,1,、改变功率管的工作状态,2、选择最正确负载,功率放大器在静态下的功耗是无效功耗。因此，将静态工作点Q下移，使电路工作在乙类工作状态。功放管静态电流几乎为零，直流电源功率为零。当信号逐渐增大时，电源提供的直流功率逐渐增大，输出信号逐渐增大，从而提高了功率管的效率。但由于电路的导通角缺乏180，使输出电压波形出现失真。,当负载不同时，放大器的输出功率是不同的，只有在最正确负载情况下，才能获得最大功率输出。当电源UCC确定后，过UCC点做Pcm线的切线，该切线对应的负载，即为最正确负载。,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,(,一,) OCL,电路,(Output Capacitorless),OCL,电路是双电源互补对称电路。,互补对称：,电路中采用两个晶体管：,NPN,、,PNP,各一支；两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。,u,i,-,V,CC,T,1,T,2,u,o,+,U,CC,R,L,i,L,PNP,型,1,、电路组成：,一、乙类功放,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,一、互补对称功率放大电路,2、 工作原理设ui为正弦波,i,c,2,1静态时：,ui = 0V ic1、ic2均=0乙类工作状态 uo = 0V,2动态时：,u,i,0V,T,1,截止，,T,2,导通,u,i, 0V,T,1,导通，,T,2,截止,i,L,=,i,c,1,;,u,i,-,U,CC,T,1,T,2,u,o,+,U,CC,R,L,i,L,i,L,=,i,c,2,注意：,T,1,、,T,2,两个晶体管都只在半个周期内工作。,i,c,1,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,3输入、输出波形图,u,i,u,o,u,o,u,o,T,1,导通,T,2,导通,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,4组合特性分析图解法,负载上的,最大不失真电压,:,U,om,=,U,CC,-,U,CES,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,1最大不失真输出功率Pomax,3,、分析计算,称为电源利用系数。,当,=1,时，,实际输出功率,P,o,:,最大不失真输出功率,P,omax,:,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,2电源供给的功率PE,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,3效率,4管耗PT,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,思考：,U,om,=,？,P,T1,最大,P,T1max,=,？,将,P,T1,对,U,om,求导得出：,P,T1max,发生在,U,om,U,CC,处。,将,U,om,U,CC,代入,P,T1,表达式,：,单管的最大管耗,P,T1max,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,5选管条件,1 PCM PT1max,om,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点, t,u,o,交越失真,u,i, t,+,V,CC,-,V,CC,u,i,i,L,R,L,T,1,T,2,A,存在交越失真,OCL,电路,4,、乙类互补对称功放的缺点,由于实际电路中功放管存在门限电压，这将导致信号电压小于门限电压时，因三极管截止而出现失真，这种失真称为交越失真。,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,u,i,-,V,CC,T,1,T,2,u,o,+,V,CC,R,L,i,L,(1),静态电流,I,CQ,、,I,BQ,等于零；,(2),每管导通时间为半个周期 ；,(3),存在交越失真。,5,、乙类功率放大电路的特点：,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,R,1,D,1,D,2,R,2,静态时,:,T,1,、,T,2,两管发射结电位分别为二极管,D,1,、,D,2,的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态,甲乙类工作状态,动态时：设 ui 参加正弦信号。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 基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。,+,V,CC,-,V,CC,U,L,u,i,i,L,R,L,T,1,T,2,电路中增加,R,1,、,D,1,、,D,2,、,R,2,支路,1.根本原理,二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,u,B,1,t,U,T,t,i,B,I,BQ,波形关系：,I,CQ,i,C,u,BE,i,B,i,b,特点：存在较小的静态电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大于半个周期，根本不失真。,i,C,Q,u,CE,U,CC,/,R,L,U,CC,I,BQ,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,2.,电路中增加复合管,增加复合管的目的：,扩大三极管的,值,。,c,b,e,T,1,T,2,i,b,i,c,b,e,c,i,b,i,c,1,2,晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。,c,b,e,T,1,T,2,i,b,i,c,复合,NPN,型,复合,PNP,型,b,e,c,i,b,i,c,return,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,二 OTL电路(单电源互补对称电路),1、根本原理,.,单电源供电；,.,输出加有大电容,C,。,1静态分析,因为,T,1,、,T,2,特性对称，,V,CC,/2,R,L,u,i,T,1,T,2,+,U,CC,C,A,U,L,+,-,U,C,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,2动态分析,假设输出电容足够大，其上电压根本保持不变，那么负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。,i,c,1,i,c,2,交越失真,电容相当于电源,R,L,u,i,T,1,T,2,+,U,CC,C,A,U,L,+,-,时，,T,1,导通、,T,2,截止；,时，,T,1,截止、,T,2,导通。,设输入端在CC直流电平根底上参加正弦信号,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,3输出功率与效率,OTL电路除电容C充当一组电源外，其工作过程与OCL电路一样。功率、效率的计算也一样，只是将公式中的UCC改为1/2 UCC即可。假设忽略交越失真的影响，且 ui 幅度足够大。那么：,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,1 静态偏置,2动态工作情况,调整,R,1,、,R,2,阻值的大小，可使,此时电容上电压,此电路存在的问题：,输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到,V,CC,/2,。,2、改进电路抑制交越失真,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,3.改进电路带自举电路的单电源功放,静态时,C,3,充电后，其两端为固定电压,U,CC,/2,动态时,由于C3很大，两端电压根本不变，使D点电位随输出电压升高而升高。保证输出幅度到达UCC/2。,return,任 务,1,一个实用的,OCL,准互补功放电路。其中主要环节有 ：,(1) 恒流源式差动放大输入级T1、T2、T3；,(2) 偏置电路R1、D1、D2；,(3) 恒流源负载T5；,(4) OCL准互补功放输出级T7、T8、T9、 T10；,(5) 负反响电路Rf、C1、Rb2构成交流电压串联负反响；,(6) 共射放大级T4；,(7) 校正环节C5、R4；,(8) UBE倍增电路T6、R2、R3；,(9) 调整输出级工作点元件Re7、Rc8、Re9、Re10。,三实际功率放大电路,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,+24V,u,i,R,L,T,7,T,8,R,C,8,-24V,R,2,R,3,T,6,R,c,1,T,1,T,2,R,b,1,R,b,2,C,1,R,f,R,1,D,1,D,2,T,3,R,e,3,T,4,R,e,4,C,2,T,5,R,e,5,C,3,C,4,T,9,T,10,R,e,10,R,e,7,R,e,9,C,5,R,4,BX,差动放大级,反响级,偏置电路,共射放大级,U,BE,倍增,电路,恒流源,负载,准互补功放级,保险管,负载,实用的,OCL,准互补功放电路：,(,一,),BTL,功率放大电路,静态时：,U,o1,=,U,o2,=,U,CC,/2,U,o,=0,三 其他功率放大器,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,动态时：,1,、,u,i,为正半周时，,T,1,、,T,4,导通，,T,3,、,T,2,截止，电流,i,c1,由,T,1,向右流过,R,L,、,T,4,。,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,2,、,u,i,为负半周时,i,c2,T,1,、,T,4,截止，,T,3,、,T,2,导通，电流,i,c2,自,T,3,向左流过,R,L,、,T,2,。,输出电压,u,o,=u,o1,-u,o2,=2 u,o1,BTL,电路的输出电压是,OTL,、,OCL,电路的,2,倍。,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,集成功放,LM384,管脚说明,:,14 - 电源端 U cc,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,1 - 接旁路电容5 ,9、13 - 空脚NC,(,二,),集成功率放大电路,),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,任 务,1,任务1 功率放大电路的结构造、原理、特点,集成功放,LM384,外部电路典型接法：,500,-,+,0.1,2.7,8,14,6,2,1,5,U,cc,u,i,8,调节音量,电源滤波电容,外接旁路电容,低通滤波,去除高频噪声,输入信号,输出耦合大电容,任 务,2,任务,2,功率放大电路的制作,1,、设计一台包含音量调节、话筒放大、线路输入的小型功率放大器。,2,、确定元件参数并测量。,3,、制版、打孔、焊接。,4,、调试。,5,、编写生成工艺文件。,任 务,2,谢谢欣赏！,2021/11/5,38,谢谢观赏,