音频功率放大器设计

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,*,电子技术课程设计,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,*,电子技术课程设计,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,*,电子技术课程设计,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,*,电子技术课程设计,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,*,电子技术课程设计,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,*,电子技术课程设计,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,*,电子技术课程设计,第二章 音频功率放大器设计,第一节,第三节,第二节,各类放大电路,集成功率放大器,概述,第四节,功率放大器设计,例：,扩音系统,执行机构,功率放大器的作用：,用作放大电路的输出级，以,驱动,执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。,2.1,概 述,功率放大,电压放大,信号提取,功率放大器的种类,目前，功率放大器已经有了很多种形式。,（一）按耦合方式分，有两大类，,1,、变压器耦合功放：（,1,）变压器耦合单管甲类功放,（,2,）变压器耦合乙类推挽功放,2,、无变压器耦合功放：（,1,）,OTL,功放,（,2,）,OCL,功放,（,3,）,DC,（直流）功放,（,4,）超甲类功放,（二）按工作状态分，有,1,、甲类：在输入正弦波电压信号的整个周期中，管子都导通的一种工作状态,。,设正弦波周期为,T,，管子导通时间为,t,，则甲类工作时，,t,T,。,功率放大器的种类,2,、乙类：,t,T/2,，管子只导通半个周期，另半个周期截止。,3,、甲乙类：,T/2,tT,，管子导通时间大于半个周期，截止时间小于半个周期。,4,、丙类：,t0,时,T1,导通,T2,截至的等效电路。,T1,和,T2,分别组成射极输出器,VI0,时,T1,截至,T2,导通的等效电路,2.2,互补对称电路,2.2.1,双电源互补对称电路（,OCL),1.,OCL,电路,u,i,i,C1,i,C2,O,O,O,O,t,t,t,t,u,o,上页,下页,电路组成,返回,翻页,i,o,i,C1,i,C2,T,1,T,2,E,+,U,CC,u,i,+,-,u,o,+,-,U,CC,静态功率如何,功率计算,1.,输出功率,：,P,o,=,U,om,I,om,2,1,U,om,2,I,om,2,0,2.,直流电源功率,：,P,E,=2 ,U,CC,i,C1,d,t,2,1,=,I,om,sin,t,d,t,0,U,CC,=,U,CC,2,I,om,3.,效率：,=,P,E,P,o,2,I,om,U,CC,2,1,U,om,I,om,4,U,om,U,CC,U,om,最大可达到,U,CC,，,max,=78.5%,4,上页,下页,返回,翻页,4.,功率管选择：,P,CMAX,0.2P,OM,u,i,-,V,CC,T,1,T,2,u,o,+,V,CC,R,L,i,L,R1,R2,i,c,1,i,c,2,OCL,乙类功率放大电路,OCL,甲乙类功率放大电路,利用二极管提供偏置电压,工作在乙类状态的放大电路，当输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交接处产生波形的非线性失真，称为,交越失真,。,可给三极管稍稍加一点偏置，使两管均处微导通状态，使之工作在甲乙类,OCL,甲乙类功率放大电路,利用二极管提供偏置电压,利用三极管恒压源提供偏置,如图所示运算放大器电流扩展电路，可将输出电流扩展到安培级。若负载阻抗为,8,依图结构设计电路，要求放大器输入电阻为,1K,，,放大倍数为,100,，输出电流,0.5A,。,运放与单元组合电路的分析,集成运放驱动的,OCL,电路：,实用的,OCL,甲乙类功率放大电路,实际功放,:,甲乙类准互补对称,OCL,电路,+,U,CC,E,T,1,T,2,R,L,+,u,O,C,u,i,+,+,电路组成与工作原理,i,C1,i,C2,2.2.2,单电源互补对称电路（,OTL,电路）,上页,下页,返回,翻页,u,i,0,t,静态直流偏置,u,0,0,t,V,CC,/2,R,L,v,i,T,1,T,2,+,V,CC,C,A,v,L,+,-,V,C,R1,R2,i,c,1,i,c,2,交越失真,OTL,乙类功率放大电路,单电源互补功率放大电路如图所示。当电路对称时，输出端的静态电位等于,VCC/2,。为了使负载上仅获得交流信号，用一个电容器串联在负载与输出端之间。这种功率放大电路也称为,OTL,互补功率放大电路。,OTL,甲乙类功率放大电路,1,、基本原理,.,单电源供电；,.,输出加有大电容。,（,1,）静态偏置,甲,乙类单电源互补对称电路,调整,R,W,阻值的大小，可使,此时电容上电压,（,2,）动态分析,（,电容起到了负电源的作用）,U,i,负半周时，,T,1,导通、,T,2,截止；,U,i,正半周时，,T,1,截止、,T,2,导通。,动画演示,（,3,）输出功率及效率,若忽略交越失真的影响。则：,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.,带自举电路的单电源功放,静态时,C,1,充电后，其两端有一固定电压,动态时,由于,C,1,很大，两端电压基本不变，使,C,1,上端电位随输出电压升高而升高。保证输出幅度达到,V,CC,/2,。,C,1,、,R,7,为,自举电路,OTL,功率放大器电路,u,o,u,i,+,U,CC,R,3,R,4,R,1,R,2,R,L,R,E1,R,E3,R,E2,T,2,T,3,T,1,E,B,C,1,C,L,C,E,D,2,D,1,+,+,+,实用电路,上页,下页,返回,翻页,总结：互补对称功放的类型,互补对称功放的类型,双电源电路,又称,OCL,电路,（无输出电容）,单电源电路,又称,OTL,电路,（无输出变压器）,第二章 音频功率放大器设计,第一节,第三节,第二节,概述,第四节,功率放大器设计,各类放大电路,集成功率放大器,集成功率放大电路大多工作在音频范围，除具有可靠性高、使用方便、性能好、重量轻、造价低等集成电路的一般特点外，还具有功耗小、非线性失真小和温度稳定性好等优点。并且集成功率放大器内部的各种过流、过压、过热保护齐全，其中很多新型功率放大器具有通用模块化的特点，被称之为“傻瓜”型的集成功放，使用更加方便安全。集成功率放大器是模拟集成电路的一个重要组成部分，广泛应用于各种电子电气设备中。,3,集成功率放大器,上页,下页,返回,3,集成功率放大器,中,间,级,启动,偏置,电路,短路,过热,保护,短路,过热,保护,输,出,级,输,入,级,+,_,2,4,3,5,1,TDA2030,集成音频功率放大器,1,2,3,4,5,同相输入,反相输入,负电压,正电压,输出,翻页,集成功放应用简介,1,SHM1150,型集成功率放大器,SHM1150,型集成功率放大器是由双极型三极管和单极型,VMOS,管组成的功率放大器，图,6-13,（,a,）为,SHM1150,型集成功率放大器的内部简化原理图。其中输出级采用的是功率,VMOSFET,管，可以提供较大的功率输出。和双极型功率管相比，功率,VMOS,管具有很多优点，比如耐压可高达,1000 V,以上，最大连续电流可达,200 A,。,并且由于,VMOS,管的输入电阻极高，需要的驱动电流非常小，因此可以达到很高的功率放大倍数。,SHM1150,型集成功率放大器,（,a,）,内部简化电路,;,（,b,）,外部接线图,从图（,a,）,可以看出，输入级由,V,1,、,V,2,组成带恒流源的差动输入级，为单入双出形式，第二级由,PNP,管,V,4,、,V,5,组成双入单出的差动电路。由于,V,4,、,V,5,的输入信号分别来自,V,1,、,V,2,的集电极信号,u,C,1,和,u,C,2,，,是大小相等、方向相反的一对差模信号，所以,V,4,、,V,5,完成了将输入级的双端输出信号转换成单端输出信号的功能，并由,V,5,集电极输出，提供给输出级。,V,5,、,V,6,及,R,9,、,R,10,构成了可调偏置电压电路，用来使功率输出管工,作于甲乙类状态，消除交越失真。,输出级为准互补对称功率输出级，,V,7,和,V,9,组成复合,NPN,管，,V,8,和,V,10,组成复合,PNP,管。,由于输出管是功率,VMOS,管，因此使本电路的输出功率大大增强。负反馈支路由,R,4,和,R,2,组成，构成级间的电压串联负反馈，起到稳定整个电路的静态工作点和放大倍数的作用。电容,C,为相位补偿电容，以消除自激。恒流源,I,1,为输入级提供稳定的静态工作点，并增强了电路抑制漂移的能力，,I,2,是,V,4,、,V,5,的有源负载。,SHM1150,接上电源即可作为双电源互补对称电路直接使用，如图（,b,）,所示。该电路可在（,12,50,）,V,电源电压下工作，最大输出功率达,150 W,，,使用十分方便。,集成,OCL,电路的应用,如图所示为,TDA1521,的基本用法。,TDA1521,为,2,通道,OCL,电路，可作为立体声扩音机左、右两个声道的功放。其内部引入了深度电压串联负反馈，闭环电压增益为,30dB,，并具有待、静噪功能以及短路和过热保护等。,25W X 2 LM1875,功放电路图,The End,第二章 音频功率放大器设计,