功率放大电路课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,5.1,功率放大电路的几个问题,5.1.1,功率放大电路的特点及主要技术指标,(1),输出功率要足够大,最大输出功率,P,OM,是指在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。,5.1 功率放大电路的几个问题5.1.1 功率放大电路的,（,2,）效率要高,（,3,）尽量减小非线性失真,（,4,）分析估算采用图解法,（,5,）功放中晶体管常工作在极限状态,（2）效率要高,5.1.2,功率放大电路工作状态的分类,功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等。,四类功放的工作状态示意图如图,5.1,所示。,5.1.2 功率放大电路工作状态的分类,图,5.1,四类功率放大电路工作状态示意图,图5.1 四类功率放大电路工作状态示意图,5.2,几种常见的功率放大电路,5.2.1,OCL,乙类互补对称功率放大电路,1.,电路组成和工作原理,VT,1,、,VT,2,分别为,NPN,型和,PNP,型晶体管，要求,VT,1,和,VT,2,管特性对称，并且正负电源对称。,5.2 几种常见的功率放大电路5.2.1 OCL乙类互补,图,5.2,OCL,乙类互补对称功率放大电路,图5.2 OCL乙类互补对称功率放大电路,电路在静态时管子不取电流，而在有信号时，,VT,1,和,VT,2,轮流导电，交替工作，使流过负载,R,L,的电流为一完整的正弦信号。由于两个不同极性的管子互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称式功率放大电路。,电路在静态时管子不取电流，而在有信号时，VT,图,5.3,电压和电流波形图,图5.3 电压和电流波形图,2.,性能指标估算,OCL,乙类互补对称功率放大电路的图解分析如图,5.4,所示。,2.性能指标估算,图,5.4,OCL,乙类互补对称功率放大电路的图解分析,图5.4 OCL乙类互补对称功率放大电路的图解分析,（,1,）输出功率,P,o,（,2,）效率,（,3,）单管最大平均管耗,P,T1max,（1）输出功率Po,3.,选管原则,（,1,）每只晶体管的最大允许管耗（或集电极功率损耗）,P,CM,必须大于,P,T,1,max,=0.2,P,omax,；,（,2,）考虑到当,T,2,接近饱和导通时，忽略饱和压降，此时,VT,1,管的,u,CE,1,具有最大值，且等于,2,U,CC,。因此，应选用,U,CEO,2,U,CC,的管子。,（,3,）通过晶体管的最大集电极电流约为,U,CC,/,R,L,，所选晶体管的,I,CM,一般不宜低于此值。,3.选管原则,5.2.2,OCL,甲乙类互补对称功率放大电路,在输入电压较小时，存在一小段死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生了失真。由于这种失真出现在通过零值处，故称为交越失真。交越失真波形如图,5.5,所示。,5.2.2 OCL甲乙类互补对称功率放大电路,图,5.5,互补对称功率放大电路的交越失真,图5.5 互补对称功率放大电路的交越失真,为减小交越失真，改善输出波形，通常设法使晶体管在静态时有一个较小的基极电流，以避免当,u,i,幅度较小时两个晶体管同时截止。如图,5.6,所示。,为减小交越失真，改善输出波形，通常设法使晶,图,5.6,典型,OCL,甲乙类互补对称功放电路,图5.6 典型OCL甲乙类互补对称功放电路,由图,5.7,还可以看出，此时每管的导通时间略大于半个周期，而小于一个周期，故这种电路称为,OCL,甲乙类互补对称功率放大电路。,由图5.7还可以看出，此时每管的导通时间略大,图,5.7,OCL,甲乙类互补对称功放电路波形图,图5.7 OCL甲乙类互补对称功放电路波形图,5.2.3,OTL,甲乙类互补对称功率放大电路,无输出变压器电路、,OTL,(,Output,Transformer,Less,),电路。,OTL,功放的工作原理与,OCL,功放相同。只要把图,5.4,中,Q,点的横坐标改为,U,CC,/2,，并用,U,CC,/2,取代,OCL,功放有关公式中的,U,CC,，就可以估算,OTL,功放的各类指标。,5.2.3 OTL甲乙类互补对称功率放大电路,图,5.8,典型,OTL,甲乙类互补对称功率放大电路,图5.8 典型OTL甲乙类互补对称功率放大电路,5.2.4,采用复合管的互补功率放大电路,由复合管组成的互补功率放大电路如图,5.9,所示。图中，要求,VT,3,和,VT,4,既要互补又要对称，对于,NPN,型和,PNP,型两种大功率管来说，一般比较难以实现。,5.2.4 采用复合管的互补功率放大电路,图,5.9,复合管互补对称电路,图5.9 复合管互补对称电路,为此，最好选,VT,3,和,VT,4,是同一型号的管子，通过复合管的接法来实现互补，这样组成的电路称为准互补电路，如图,5.10,所示。,为此，最好选VT3和VT4是同一型号的管子，通过,图,5.10,准互补对称电路,图5.10 准互补对称电路,5.3,D,类功率放大电路简介,晶体管,D,类功率放大电路由两个晶体管组成，它们轮流导电来完成功率放大任务。控制晶体管工作于开关状态的激励电压波形可以是正弦波，也可以是方波。晶体管,D,类功率放大电路有两种类型的电路：一种是电流开关型；另一种是电压开关型。它们的典型电路分别如图,5.11,、,5.12,所示。,5.3 D类功率放大电路简介 晶体管D类功率,图,5.11,电流开关型,图5.11 电流开关型,图,5.12,电压开关型,图5.12 电压开关型,在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源,U,CC,通过大电感,L,供给一个恒定电流,I,CC,。两管轮流导电（饱和），因而回路电流方向也随之轮流改变。,在电压开关型电路中，两管是与电源电压,U,CC,串联的。,在电流开关型电路中，两管推挽工作，电源UCC,5.4,集成功率放大器及其应用,集成功放的种类很多，从用途划分，有通用型功放和专用型功放。从芯片内部的构成划分，有单通道功放和双通道功放。从输出功率划分，有小功率功放和大功率功放等。,5.4 集成功率放大器及其应用 集成功放的,1.,LM,386,内部电路,LM,386,电路简单，通用性强，是目前应用较广的一种小功率集成功放。它具有电源电压范围宽、功耗低、频带宽等优点，输出功率,0.30.7,W,，最大可达,2,W,。,LM,386,的内部电路原理图如图,5.13,所示，图,5.14,所示是其引脚排列图，封装形式为双列直插。,1.LM386内部电路,图,5.13,LM,386,内部电路原理图,图5.13 LM386内部电路原理图,图,5.14,LM,386,引脚排列图,图5.14 LM386引脚排列图,2.,LM,386,的典型应用电路,图,5.15,所示为,LM,386,的典型应用电路。,2.LM386的典型应用电路,图,5.15,LM,386,典型应用电路,图5.15 LM386典型应用电路,