现代电子的技术基础学习教案

现代电子现代电子(dinz)的技术基础的技术基础第一页，共30页。一、功放电路的任务及功率晶体管的特点一、功放电路的任务及功率晶体管的特点 二、常见二、常见(chn jin)的几种功放电路的几种功放电路 三、集成功率放大器及其应用三、集成功率放大器及其应用四、本章小节四、本章小节 返回(fnhu)主目录第1页/共30页第二页，共30页。1、功率放大电路的任务、功率放大电路的任务(rn wu)是在信号失真允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功率是在信号失真允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功率 2、功率放大电路、功率放大电路(dinl)的组的组成成2、功率放大电路的组成：、功率放大电路的组成： 电子设备中的放大器一般由前置放大器和功率放大器电子设备中的放大器一般由前置放大器和功率放大器组成，如图组成，如图7-17-1所示。前置放大器的主要任务是不失真地提高所示。前置放大器的主要任务是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅度，而功率放大器的任务，即不输入信号的电压或电流的幅度，而功率放大器的任务，即不但要输出大的信号电压，还要输出大的信号电流，以满足负但要输出大的信号电压，还要输出大的信号电流，以满足负载正常工作的要求载正常工作的要求 各部分作用各部分作用前置放大器：是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅度前置放大器：是不失真地提高输入信号的电压或电流的幅度功率放大器：放大功率，驱动设备功率放大器：放大功率，驱动设备第2页/共30页第三页，共30页。 输出功率：功放电路根据负载输出功率：功放电路根据负载(fzi)(fzi)要求向负载要求向负载(fzi)(fzi)提供的有用提供的有用信号功率。信号功率。 omomomomomIUIUP2122 效效 率率DCoPP管管 耗耗ODCCPPP最大输出功率最大输出功率: : 功放电路中，工作点在大范围功放电路中，工作点在大范围(fnwi)(fnwi)内变动，输出波形的非线性失真大。内变动，输出波形的非线性失真大。放大电路输出给负载的功率与直流电源所提供的功率之比放大电路输出给负载的功率与直流电源所提供的功率之比功放电路中直流电源提供的功率除了供给负载外，其功放电路中直流电源提供的功率除了供给负载外，其它部分主要被功率管所消耗，这部分功率称为管耗它部分主要被功率管所消耗，这部分功率称为管耗 非线性失真非线性失真第3页/共30页第四页，共30页。4 4、功率、功率(gngl)(gngl)晶体管的特晶体管的特点点工作在极限状态，解决散热问工作在极限状态，解决散热问题及过压过流保护题及过压过流保护5 5、分析方法、分析方法图解法图解法第4页/共30页第五页，共30页。组成：两个或两个以上的晶体管按照组成：两个或两个以上的晶体管按照(nzho)(nzho)一定的方式组一定的方式组成，可等效成一只高电流放大系数的晶体管成，可等效成一只高电流放大系数的晶体管 复合管的特点：复合管的特点：等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同复合管的电流复合管的电流(dinli)(dinli)放大系数等于各管的放大系数之积放大系数等于各管的放大系数之积21复合管的作用复合管的作用(zuyng)(zuyng)：对信号源提供较低电流，可输出较大电流对信号源提供较低电流，可输出较大电流可实现异型管子的配对，参数一致性好可实现异型管子的配对，参数一致性好第5页/共30页第六页，共30页。等效等效(dn xio)(dn xio)原则原则等效等效(dn xio)(dn xio)的晶体管与复合管的第一只晶体管类型相同的晶体管与复合管的第一只晶体管类型相同第6页/共30页第七页，共30页。在信号失真在信号失真(sh zhn)(sh zhn)允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功率率 1、功率放大电路、功率放大电路(dinl)的任务的任务2、功率放大电路的特点、功率放大电路的特点功放管工作在极限状态，考虑管子的安全性，分析方法采用功放管工作在极限状态，考虑管子的安全性，分析方法采用图解法图解法 3、晶体管功放电路注意的问题、晶体管功放电路注意的问题 (1)功放管的安全使用注意极限参数功放管的安全使用注意极限参数(2)功放管的散热问题功放管的散热问题(3)管子的效率问题管子的效率问题(4)尽量减少失真的问题尽量减少失真的问题4、复合管、复合管提高管子的电流放大系数提高管子的电流放大系数21等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同等效的晶体管于复合管的第一只晶体管类型相同作业作业自测自测1-1、2、4、5,3-1、2 ，6返回本章目录第7页/共30页第八页，共30页。1 1、功放电路按静态、功放电路按静态(jngti)(jngti)工作点的不同可分为工作点的不同可分为甲类功放甲类功放甲乙类功放甲乙类功放乙类功放乙类功放A A、甲类功放甲类功放(1)(1)静态工作点位置静态工作点位置在放大区的中在放大区的中间间(2)(2)电路的特点电路的特点第8页/共30页第九页，共30页。静态工作静态工作(gngzu)(gngzu)点位置点位置电路电路(dinl)(dinl)的特点的特点一半时间无电流，效率最高；一半时间无电流，效率最高；存在存在交越失真交越失真；需两个管子；需两个管子完成对信号一个周期的放大完成对信号一个周期的放大造成交越失真的原因造成交越失真的原因管子导通有压降管子导通有压降第9页/共30页第十页，共30页。静态静态(jngti)(jngti)工作点工作点位置位置电路电路(dinl)(dinl)的特点的特点半个多周期时间内有电流；效率半个多周期时间内有电流；效率较高，可消除交越失真；较高，可消除交越失真；需要需要两个管子才能成对信号的放大。两个管子才能成对信号的放大。第10页/共30页第十一页，共30页。A A 、 变 压 器 耦 合 功 放 电 路、 变 压 器 耦 合 功 放 电 路(dinl)(dinl)波 形波 形( (b b x x n n)变压器耦合功放电路的特点变压器耦合功放电路的特点两只同型管子轮流导通负载的电流，实现阻抗匹配两只同型管子轮流导通负载的电流，实现阻抗匹配体积大、笨重、低高频特性不好，易振荡，单电源供电体积大、笨重、低高频特性不好，易振荡，单电源供电第11页/共30页第十二页，共30页。1、功率、功率(gngl)放大器的分类放大器的分类A、按静态工作点位置的不同、按静态工作点位置的不同(b tn)功放可分为功放可分为甲类、乙类、甲乙甲类、乙类、甲乙类类甲类特点甲类特点Q位置在放大器中间，只需一只管子，一个周期都位置在放大器中间，只需一只管子，一个周期都有电流，效率最低。有电流，效率最低。乙类特点乙类特点Q位置在截止区交点，需二只管子，半个周期内有位置在截止区交点，需二只管子，半个周期内有电流，效率最高。克服导通压降有交越失真电流，效率最高。克服导通压降有交越失真甲乙类特点甲乙类特点Q位置比乙类略有上升，需二只管子，半个周位置比乙类略有上升，需二只管子，半个周期内有电流，效率最高。克服了交越失真。期内有电流，效率最高。克服了交越失真。B、按输出信号与负载的耦合方式不同分为按输出信号与负载的耦合方式不同分为变压器耦合功放、变压器耦合功放、OCL、OTL功放电路功放电路第12页/共30页第十三页，共30页。变压器耦合功放变压器耦合功放 通过变压器的倒相作用，两只同型管子轮流导通通过变压器的倒相作用，两只同型管子轮流导通 提供提供负载的电流，单电源负载的电流，单电源(dinyun)供电。能实现阻抗匹供电。能实现阻抗匹配有利于信号传输。但低高频特性不好，易振荡。体配有利于信号传输。但低高频特性不好，易振荡。体积大、重量重。积大、重量重。作作 业业自测自测(z c)1-6、7 2-1、2、8、9、10练习练习1返回本章(bn zhn)目录第13页/共30页第十四页，共30页。(1)电电 路及波形路及波形(b xn)两只互补两只互补(h b)对称对称异型管异型管(3)电电 路特点路特点工作在乙类状态工作在乙类状态 ，存在交越失真，存在交越失真采用正负对称双电源采用正负对称双电源(2)工作过程工作过程 ioTiAuu VV，导通10ioTiAuu VV，导通20两只管子轮流导通两只管子轮流导通在负载上得到与输在负载上得到与输入信号相似波形入信号相似波形 第14页/共30页第十五页，共30页。1)输出功率输出功率LccLsatCECCLomomomomRVRUVRUIUp22)(22122)(2乙类功放最大输出乙类功放最大输出(shch)电压为电源电电压为电源电压压Vcc2)直流电源提供直流电源提供(tgng)的功率的功率每只管子渡过的电流平均值每只管子渡过的电流平均值cmcmccIwtwtdIII)(sin21021LccLcescccccmcccccDcRVRVVVIVVIp222)(2223)最高效率最高效率%5 .7844ccomDCoVUPP第15页/共30页第十六页，共30页。4)每只管子每只管子(gun zi)的管的管耗耗LomLomccoDCccRURUVPPPP2221)(21221每只管子每只管子(gun zi)的最的最大管耗大管耗omc2Mc1MccomP0PPVU2 .6 .0时管耗最大时输出功率并不为最大管耗最大时输出功率并不为最大(5)功率功率(gngl)晶体管的选择晶体管的选择ommComLCCmCCMCCCEOBRPPPRVIIVU2 . 0211)(第16页/共30页第十七页，共30页。解：解：以、，不失真输出试计算最大，功放电路，已知PPPU 8R12VVVOCLDCommomLEEcc最大最大 不失真输出不失真输出(shch)电压幅度电压幅度VVUVUccsatCECCom12)(最大最大 输出功率输出功率WRVpLccom98212222电源电源(dinyun)供供给功率给功率WRVpLccDc5 .11814. 3122222每只管子的管耗每只管子的管耗WPPPpOmDCcc25. 1)95 .11(212121功率晶体管的选择功率晶体管的选择WPPPARVIIVVUommComLCCmCCMCCCEOBR8 . 192 . 02 . 05 . 181224122211)(第17页/共30页第十八页，共30页。电电 路及波形路及波形(b xn)电电 路特点路特点(tdin)采用两只互补对称管采用两只互补对称管克服了交越失真克服了交越失真采用正负对称双电源采用正负对称双电源工作在甲乙类，利用工作在甲乙类，利用两只二极管和小电阻两只二极管和小电阻提供的电压，提高提供的电压，提高Q的的位置位置第18页/共30页第十九页，共30页。电电 路及波形路及波形(b xn)电电 路特点路特点(tdin)采用两只互补异型对称管采用两只互补异型对称管采用单电源采用单电源工作在甲乙类工作在甲乙类克服了交越失真克服了交越失真C替代替代OCL中的负电源中的负电源无输出变压器无输出变压器工作过程分析工作过程分析ccBVu21充电和向通过截止，导通LTccTTiRCVVV Vu1210放电、通过充当电源，截止，电容，导通L2TcTTiRVUCV Vu120管子实际工作电压为管子实际工作电压为ccV21第19页/共30页第二十页，共30页。性能指标性能指标 OCL OCL功放电路功放电路(dinl) OTL(dinl) OTL功放电路功放电路(dinl)(dinl)(satCECCUV)(2satCECCUVLsatCECCRUV2)(2)(LsatCECCRUV2)2(2)(LCCRV22LCCRV220.2 Pom 0.2 Pom 78.5% 78.5% ommComLCCmCCMCCCEOBRPPPRVIIVU2 . 0211)(ommComLCCmCCMCCCEOBRPPPRVIIVU2 . 0211)(最大输出最大输出(shch)(shch)电电压（压（UommUomm）最大输出功率（最大输出功率（P Pomom）电源供给功率（电源供给功率（P PDCDC）单管管耗（单管管耗（P PC1mC1m）最大理论效率（最大理论效率（）对功率管的要求对功率管的要求 返回本章目录第20页/共30页第二十一页，共30页。1 1、OCL(OCL(无输出无输出(shch)(shch)电容电容) )互补对称式功率放大电互补对称式功率放大电路路 采用两只异型管轮流采用两只异型管轮流(lnli)(lnli)导通提供负载电流，因导通提供负载电流，因此需双电源。为了克服交越失真，应采用甲乙类工作状此需双电源。为了克服交越失真，应采用甲乙类工作状态态 输出电压忽略管压降最大约为输出电压忽略管压降最大约为VccVcc，这是计算功放参数、这是计算功放参数、选择功放管子的主要依据选择功放管子的主要依据2 2、OTL(OTL(无输出变压器无输出变压器) )互补对称式功率放大电路互补对称式功率放大电路 采用两只异型管轮流导通提供负载电流，没有变压器对输采用两只异型管轮流导通提供负载电流，没有变压器对输入信号实现倒相作用，采用方便的单电源供电，输出端需接一入信号实现倒相作用，采用方便的单电源供电，输出端需接一大电容充当大电容充当VT2VT2管的电源。实际上每只管子的工作电压为电管的电源。实际上每只管子的工作电压为电源电压的一半。为了克服交越失真，应采用甲乙类工作状源电压的一半。为了克服交越失真，应采用甲乙类工作状态态 输出电压忽略管压降最大约为输出电压忽略管压降最大约为Vcc/2Vcc/2，这是计算功放参数、这是计算功放参数、选择功放管子的主要依据选择功放管子的主要依据作业作业自测自测1-81-8，2-32-3、4 4、6 6、7 7、9 9、1010练习练习 1 1、4 4返回本章目录第21页/共30页第二十二页，共30页。1 1、集成功放电、集成功放电(fng din)(fng din)路的分类路的分类按用途按用途(yngt)(yngt)分分 通用型功率放大电路通用型功率放大电路专用型功率放大电专用型功率放大电路路按芯片内部结构分按芯片内部结构分单通道功率放大电路单通道功率放大电路双通道功率放大电路双通道功率放大电路从输出功率分从输出功率分小小 功率放大电路功率放大电路大功率放大电路大功率放大电路2、集成攻放的特点、集成攻放的特点功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全第22页/共30页第二十三页，共30页。LM386内部内部(nib)电路图电路图(了解了解)LM386引脚排列引脚排列(pili)图图(了了解解)第23页/共30页第二十四页，共30页。LM386的应用的应用(yngyng)电路图电路图 集成电路集成电路(jchng-dinl)的学习要求的学习要求 了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，能根据电路原理图连接能根据电路原理图连接(linji)电路，分析典型应用电电路，分析典型应用电路的路的 功能。功能。工作原理分析工作原理分析调整放大倍数调整放大倍数 C2作用作用组成阻容吸收回路组成阻容吸收回路保护感性负载，改善音质保护感性负载，改善音质输出信号，隔断直流输出信号，隔断直流功能功能 实现对音频信号的放大实现对音频信号的放大R1、C1作用作用 去耦，防止电路自去耦，防止电路自激激R2、C4作用作用C3作用作用第24页/共30页第二十五页，共30页。a)管脚排列管脚排列(pili) b)单电源供电应用电路单电源供电应用电路 c)双电源供电应用电路双电源供电应用电路第25页/共30页第二十六页，共30页。a)1006内部电路框图内部电路框图(kungt) b)1006组成组成otl功率放大电路功率放大电路“傻瓜傻瓜”功放模块功放模块175的典型的典型(dinxng)应用应用 第26页/共30页第二十七页，共30页。四只管子组成四只管子组成(z chn) 桥桥式推挽功放式推挽功放1、BTL功率放大电路功率放大电路(dinl)的的组成组成单电源供电单电源供电 工作过程工作过程负载得到正周波形导通，4TT1iV0Vu 负载得到负周波形导通，3TT2iV0Vu 动态时动态时 RL两端电压为零两端电压为零动态时动态时 RL上得到的最大输出电压为上得到的最大输出电压为Vcc 静态时静态时结论结论 静态静态时时 无输出无输出 动态时动态时 同等下输出功率是同等下输出功率是OCL、OTL的四倍的四倍 输出与负载直接输出与负载直接 第27页/共30页第二十八页，共30页。1 1、集成功放电、集成功放电(fng din)(fng din)路的分类路的分类按用途按用途(yngt)(yngt)分分 通用型功率放大电路通用型功率放大电路专用型功率放大电专用型功率放大电路路按芯片内部结构分按芯片内部结构分单通道单通道双通道功率放大电路双通道功率放大电路从输出功率分从输出功率分小小 功率放大电路功率放大电路大功率大功率2、集成攻放的特点、集成攻放的特点功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全功耗小、稳定性高、失真小、保护电路全4、BTL功放低电源情况下输出较大的功率，应用较多功放低电源情况下输出较大的功率，应用较多 了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，能根据电路了解内部电路，通过查集成电路手册了解管脚排列，能根据电路原理图连接电路，分析典型应用电路的原理图连接电路，分析典型应用电路的 功能。功能。3、 集成电路的学习要求集成电路的学习要求作业作业自测自测13返回本章目录第28页/共30页第二十九页，共30页。返回本章(bn zhn)目录第29页/共30页第三十页，共30页。