1、8.1功率放大電路概述功率放大電路概述8.2互補功率放大電路互補功率放大電路8.3功率放大電路的安全運行功率放大電路的安全運行8.4集成功率放大電路集成功率放大電路第1頁/共67頁本章重點和考點：1.重點掌握功放的最大輸出電壓、最大輸出功率和效率的計算。2.掌握集成功放的使用。第2頁/共67頁本章討論的問題：1.功率放大是放大功率嗎？電壓放大電路和功率放大電路有什么區別？2.什么是晶體管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態？3.晶體管的最大耗散功率是否是電路的最大輸出功率？晶體管的耗散功率最大時，電路的輸出功率是最大嗎？4.互補式功放電路的輸出功率是否為單管功放電路的二倍？第3頁/共67頁8.1功率放

2、大電路概述功率放大電路概述能夠向負載提供足夠信號功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。功放電路的要求：Pomax 大，三極管極限工作 = Pomax / PV 要高失真要小第4頁/共67頁功率放大電路的特點一、主要技術指標1.最大輸出功率Pom功率放大電路提供給負載的信號功率稱為輸出功率。是交流功率，表達式為PoIoUo。最大輸出功率是在電路參數確定的情況下，負載上可能獲得的最大交流功率2.轉換效率 功率放大電路的最大輸出功率與電源提供的直流功率之比。直流功率等于電源輸出電流平均值及電壓之積。3.最大輸出電壓Uom第5頁/共67頁二、功率放大電路中的晶體管在功率放大電路中，為使輸出功率盡可

3、能大，要求晶體管工作在極限應用狀態。選擇功放管時，要注意極限參數的選擇，還要注意其散熱條件，使用時必須安裝合適的散熱片和各種保護措施。晶體管集電極電流最大時接近ICM晶體管管壓降最大時接近U（BR）CEO晶體管耗散功率最大時接近PCM三、功率放大電路的分析方法采用圖解法第6頁/共67頁1.輸出功率大2.效率要高3.非線性失真要小4.散熱問題電源供給的直流功率電源供給的直流功率率率負載得到的交流信號功負載得到的交流信號功 OOOECCavPU IPUI IUIUPmm0000021第7頁/共67頁放大電路的工作狀態甲類( ( 2 ) )第8頁/共67頁放大電路的工作狀態乙類( ( ) )第9頁/

4、共67頁甲類( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙類( ( ) ) tiCO Icm ICQ2 甲乙類( ( 2 ) )乙類工作狀態失真大，靜態電流為零 ，管耗小，效率高。甲乙類工作狀態失真大， 靜態電流小 ，管耗小，效率較高。甲類工作狀態失真小，靜態電流大，管耗大，效率低。放大電路的工作狀態 20C)(21tduiPCEC故越小，效率越高管耗第10頁/共67頁功率放大電路的分類在放大電路中，若輸入信號為正弦波時，根據晶體管在信號整個周期內導通情況分類甲類( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙類( ( ) )

5、tiCO Icm ICQ2 甲乙類( ( 0 V1 導通 V2 截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0 V1 導通 V2 截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC / RLRLV1V2+VCC+ui +uo VEE4. 管耗第第 3 章放大電路基礎章放大電路基礎第24頁/共67頁例 1 已知：VCC = VEE = 24 V，RL = 8 ， 忽略 UCE( (sat) ) 求 Pom 以及此時的 PDC、PC1，并選管。)W(36822422LCC2om RVP 解 PDC= 2

6、V2CC / RL= 2 242 / ( 8) = 45.9 (W)(21oDCC1PPP = 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W)W( 2 . 7362 . 0m1C PU(BR)CEO 48 VICM 24 / 8 = 3 (A)可選：U(BR)CEO = 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 WRLV1V2+VCC+ui +uo VEE第25頁/共67頁一、甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路給 V1、V2 提供靜態電壓 tiC0 ICQ1ICQ2克服交越失真思路：電路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui +uo VEEV5當 ui = 0 時，V1、V2 微

7、導通。當 ui 0 ( ( 至 ) )，V2 微導通 充分導通 微導通； V1 微導通 截止 微導通。第26頁/共67頁克服交越失真的電路V1V2V3V4)(212BE3CE3RRRUU 實際電路V4RL+VCC+uo V1V2V3 VEER*1R2R3R4V1V2V3R2R1RL+VCC+uo V1V2V3V4V5 VEE+ui R第27頁/共67頁二、復合管互補對稱放大電路1. 復合管( (達林頓管) )目的：實現管子參數的配對；提高電流放大倍數ib1(1 + 1) ib1(1 + 1) (1 + 2) ib1= (1 + 1 + 2+ 1 2) ib1 1 2 rbe= rbe1+ (1

8、 + 1) rbe2 2(1+ 1) ib1 1 ib1ibicie( 1 + 2 + 1 2) ib1V1V2第28頁/共67頁V1V2NPN + NPNNPNV1V2PNP + PNPPNPV1V2NPN + PNPNPNV1V2PNP + NPNPNP構成復合管的規則：1) ) B1 為 B，C1 或 E1 接 B2 ， C2、E2 為 C 或 E；2) ) 應保證發射結正偏，集電結反偏；3) ) 復合管類型與第一只管子相同。第29頁/共67頁V1V2 練習：接有瀉放電阻的復合管：V1V2ICEO1 2 ICEO1R瀉放電阻減小復合管總的穿透電流減小。第30頁/共67頁V1、V3 NPN

9、V2、V4 PNPR3 、R5 穿透電流泄放電阻RE1 、RE2 穩定 “Q”、過流保護取值 0.1 0.5 V5 V7、RP 克服交越失真R4 使 V3、V4 輸入電阻平衡V8 構成前置電壓放大RB1 引入負反饋，提高Q點穩定性。UE UB8 IB8 IC8 UB3 UE 準互補對稱電路準互補對稱電路2. 復合管互補對稱電路舉例RLRPV4+VCCV5V1V2R2RB1RB2+uo +ui +V6V7V8EUB3R1R5R3IC8RE1RE2R4V3UB8-VEE第31頁/共67頁一、OTL 乙類互補對稱電路2CCV在輸入信號的正半周，VT1 導通，iC1 流過負載；負半周，VT2導通，iC

10、2 流過負載。在信號的整個周期都有電流流過負載，負載上 iL 和 uO 基本上是正弦波。存在的問題：交越失真交越失真單電源互補對稱功率放大電路 OTL電路( (Output Transformerless ) )第32頁/共67頁2. OTL 乙類互補電路圖解分析Icm1 = Icm2 Icm，Ucem1 = Ucem2 = Ucem，CESCCcem2UVU L2cmCC0cmCCV2)(dsin12CCRVIVttIVP %5 .78Vom PP LCCLCESCCLcemcmcemomRVRUVRUIUP 281)2(212121222第33頁/共67頁RLRBV4VEE+VCCV5V1

11、V2CERERB1RB2+uo +ui +CE電容 C 的作用：1) )充當 VCC / 2 電源2) )耦合交流信號 2 CCE/VU 當 ui = 0 時， 2 CCC/VU 1.電路結構二、OTL 甲乙類互補對稱電路第34頁/共67頁RLRBV4VEE+VCCV5V1V2CERERB1RB2+uo +ui +CE 2 CCE/VU 當 ui = 0 時， 2 CCC/VU 當 ui 0 時：V2 導通，C 放電，V2 的等效電源電壓 0.5VCC。當 ui 0時 ，T1和T4導通， T2和T3 截止，負載上獲得正半周電壓；當 ui0時 ，T2和T3導通， T1和T4 截止，負載上獲得負半

12、周電壓。因而負載上獲得交流功率工作時，第54頁/共67頁8.3實際的功率放大電路實際的功率放大電路OTL 音頻功率放大電路音頻功率放大電路中間級前置放大級功率放大級第55頁/共67頁1. 閉環電壓放大倍數1011 . 01 . 01014144iof RRRFUUAu2. 最大輸出功率Lom2om2RUP V 4.5V)5 . 01212(2R11CESCCom UUVU W63. 0W)165 . 421(22Lom2om所以所以 RUP第56頁/共67頁OTL 高保真功率放大電路高保真功率放大電路高保真高保真 OTL 功率放大電路功率放大電路第57頁/共67頁1. 閉環電壓放大倍數5 .3

13、662. 062. 022b2Fb2iof RRRUUAu2. 最大輸出功率Lom2om2RUP V7 . 91V)18 . 027 . 0124(Re9BE9BE7Re4EC4CCom UUUUUVU W3 .24W)87 .1921(22Lom2om RUP所以所以第58頁/共67頁OTL、OCL和BTL電路均有各種不同電壓增益多種型號的集成電路。只需外接少量元件，就可成為實用電路。集成功率放大電路分析LM386是一種音頻集成功放，具有功耗小，電壓增益可調節，電源電壓范圍大，外接元件少和總諧波失真小等優點，廣泛應用于錄音機和收音機之中。特點: :工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當連線，

14、即可向負載提供一定的功率。第59頁/共67頁一、LM386內部電路LM386內部電路原理圖第一級差分放大電路（雙入單出）第二級共射放大電路（恒流源作有源負載）第三級OTL功放電路輸出端應外接輸出電容后再接負載。電阻R7從輸出端連接到T2的發射極形成反饋通道，并與R5和R6構成反饋網絡，引入深度電壓串聯負反饋。第60頁/共67頁二、LM386的電壓放大倍數1.當引腳1和8之間開路時Uf=UR5+UR6Ui/2 OiOfUURRRRRUUF276565202)1 (2657657RRRRRRUUAiOu2.當引腳1和8之間外接電阻R時RRRRAu/2657第61頁/共67頁3.當引腳1和8之間對交

15、流信號相當于短路時200257RRAu4.在引腳1和5之間外接電阻，也可改變電路的電壓放大倍數657)/(2RRRRAu電壓放大倍數可以調節，調節范圍為20200。三、LM386引腳圖LM386的外形和引腳集成功率放大電路的主要性能指標（略）第62頁/共67頁集成功率放大電路的應用一、集成OTL電路的應用1.LM386外接元件最少的用法靜態時輸出電容上電壓為VCC /2最大不失真輸出電壓的峰峰值為電源電壓VCC WRVRVPLCCLCCOm18)22/(22最大輸出功率為輸入電壓有效值mVAVUuCCim2832/2第63頁/共67頁2.LM386電壓增益最大的用法3.LM386的一般用法LM386電壓增益最大的用法LM386的一般用法引腳1和引腳8