《功率放大電路》PPT課件.ppt

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5.1概述,,,5.2乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,5.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,第五章功率放大電路,甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,,,例：擴(kuò)音系統(tǒng),功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。,5.1概述,一.功放電路的特點(diǎn),（2）功放電路中電流、電壓都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM、VCEM、PCM。,（1）輸出功率Po盡可能大,,(3)電流、電壓信號(hào)比較大，必須注意防止波形失真。,(4)電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（?）。,Pomax:負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。PV：電源提供的直流功率。,（5）功放管散熱和保護(hù)問題,二.甲類功率放大器分析,三極管的靜態(tài)功耗：,若,動(dòng)態(tài)功耗,（當(dāng)輸入信號(hào)Vi時(shí)）,放大電路向電阻性負(fù)載提供的輸出功率,在輸出特性曲線上，正好是三角形?ABQ的面積，這一三角形稱為功率三角形。,要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom和Iom都要大。,最大輸出功率,電源提供的功率,此電路的最高效率,甲類功率放大器存在的缺點(diǎn)：,輸出功率小靜態(tài)功率大，效率低，但失真小,,,,三.幾種工作狀態(tài),根據(jù)在正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)的三極管導(dǎo)通情況，可分為幾個(gè)工作狀態(tài)：,乙類：導(dǎo)通角等于180,甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通,甲乙類：導(dǎo)通角大于180,丙類：導(dǎo)通角小于180,總之：甲類：靜態(tài)損耗大，效率低，但無失真。乙類：無靜態(tài)損耗（ICQ=0），效率高，但失真大。,一.結(jié)構(gòu),互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器,5.2乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,二、工作原理（設(shè)vi為正弦波）,,,靜態(tài)時(shí)：,vi=0V?ic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)）?vo=0V,動(dòng)態(tài)時(shí)：,vi?0V,,T1截止，T2導(dǎo)通,,vi>0V,,T1導(dǎo)通，T2截止,iL=ic1;,,iL=ic2,注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作。,輸入輸出波形圖,,,,,死區(qū)電壓,動(dòng)畫5-2,(1)靜態(tài)電流ICQ、IBQ等于零；(2)每管導(dǎo)通時(shí)間為半個(gè)周期；(3)存在交越失真。,特點(diǎn)：,組合特性分析——圖解法,負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCES,動(dòng)畫17-1,（1）最大不失真輸出功率Pomax,實(shí)際輸出功率Po,圖解分析演示圖,三、分析計(jì)算,單個(gè)管子在半個(gè)周期內(nèi)的管耗,（2）管耗PT,兩管管耗,（3）電源供給的功率PV,當(dāng),（4）效率?,四．三極管的最大管耗,問：Vom=？PT1最大,PT1max=？,用PT1對(duì)Vom求導(dǎo)得出：PT1max發(fā)生在Vom=0.64VCC處。將Vom=0.64VCC代入PT1表達(dá)式：,選管條件,1.PCM?PT1max=0.2PoM,2．,3、,存在交越失真,OCL電路,乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺點(diǎn),靜態(tài)時(shí):T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電位分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)——甲乙類工作狀態(tài),動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè)vi加入正弦信號(hào)。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。,電路中增加R1、D1、D2、R2支路,1.基本原理,5.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路,一.甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,,,波形關(guān)系：,特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。,2.帶前置放大級(jí)的功率放大器,3.電路中增加復(fù)合管,增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。,????1?2,晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。,復(fù)合NPN型,復(fù)合PNP型,4.改進(jìn)后的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)輸出功放電路：,T1：電壓推動(dòng)級(jí)（前置級(jí)）,T2、R1、R2：UBE擴(kuò)大電路,T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放,準(zhǔn)互補(bǔ),輸出級(jí)中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。,合理選擇R1、R2大小，b3、b5間便可得到VBE2任意倍數(shù)的電壓。,,1、基本原理,.單電源供電；,.輸出加有大電容。,（1）靜態(tài)分析,則T1、T2特性對(duì)稱，,?,令：,二.甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路,（2）動(dòng)態(tài)分析,若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱，但存在交越失真。,（電容相當(dāng)于電源）,時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止；,設(shè)輸入端在0.5VCC直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào),（3）輸出功率及效率,若忽略交越失真的影響，且ui幅度足夠大。則：,采用單電源的互補(bǔ)對(duì)稱電路，由于每個(gè)管子的電壓是原來的一半（1/2VCC）故導(dǎo)出的PO、PT、PV、PTM的公式只要將1/2VCC代入原來的雙電源的公式中的VCC即可。,（1）靜態(tài)偏置,（2）動(dòng)態(tài)工作情況,調(diào)整R1、R2阻值的大小，可使,此時(shí)電容上電壓,此電路存在的問題：,輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達(dá)不到VCC/2。因?yàn)閂i為負(fù)半周時(shí)（VC3為正半周b2點(diǎn)），T1導(dǎo)電，若T1飽和，則VK增加近似為VCC，但VBE1=VB1-VK，VK增加VBE1減小使IB1、IC1相應(yīng)減小，從而VOM=IC1RL減小使之明顯小于VCC/2。,2、實(shí)際電路——克服交越失真,動(dòng)畫5－3,3.帶自舉電路的單電源功放,靜態(tài)時(shí),C3充電后，其兩端有一固定電壓,動(dòng)態(tài)時(shí),由于C3很大，兩端電壓基本不變，使D點(diǎn)電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達(dá)到VCC/2。,OTL:OutputTransformerLess,OCL:OutputCapacitorLess,總結(jié)：互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型,5.4實(shí)用功率放大器舉例,這里介紹一個(gè)實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路。其中主要環(huán)節(jié)有：,(1)恒流源式差動(dòng)放大輸入級(jí)（T1、T2、T3）；(2)偏置電路（R1、D1、D2）；(3)恒流源負(fù)載（T5）；(4)OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放輸出級(jí)（T7、T8、T9、T10）；(5)負(fù)反饋電路（Rf、C1、Rb2構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋）；(6)共射放大級(jí)（T4）；(7)校正環(huán)節(jié)（C5、R4）；(8)UBE倍增電路（T6、R2、R3）；(9)調(diào)整輸出級(jí)工作點(diǎn)元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。,將其集成起來，就成為集成功放電路。,,,,,,,,差動(dòng)放大級(jí),反饋級(jí),偏置電路,共射放大級(jí),UBE倍增電路,恒流源負(fù)載,準(zhǔn)互補(bǔ)功放級(jí),保險(xiǎn)管,負(fù)載,實(shí)用的OCL準(zhǔn)互補(bǔ)功放電路：,集成功放LM384管腳說明:,14--電源端（Vcc）,3、4、5、7--接地端（GND）10、11、12--接地端（GND）,2、6--輸入端（一般2腳接地）,8--輸出端（經(jīng)500?電容接負(fù)載）,1--接旁路電容（5?）,9、13--空腳（NC）,集成功放LM384外部電路典型接法：,調(diào)節(jié)音量,電源濾波電容,外接旁路電容,低通濾波,去除高頻噪聲,輸入信號(hào),輸出耦合大電容,作業(yè)：,第四版：P2205.3.25.3.4第五版：P4078.3.28.4.4,