電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能3.1低頻功率放大器【實踐導(dǎo)入】：低頻功率放大器的功率放大作用3.1低頻功率放大器圖3--1-1

無聲功率放大器具有功率放大作用教學(xué)活動1：認知低頻功率放大器的功率放大作用有聲教學(xué)活動1：認知低頻功率放大器的功率放大作用【低頻功率放大器的功率放大作用的驗證】按照圖3-1-1分別搭建2個電路，驗證低頻功率放大器的功率放大作用。參考參數(shù)：直流電源：9V電阻：20kΩ、10Ω電位器：20kΩ揚聲器：8Ω集成電路：LM386電容：0.1uF、10uF、20uF、220uF、3.1低頻功率放大器教學(xué)活動2：認知低頻功率放大器的基礎(chǔ)知識3.1.1低頻功率放大器的基礎(chǔ)知識一、低頻功率放大器的特點及要求3.1低頻功率放大器一個性能良好的功率放大器應(yīng)滿足信號失真小、有足夠的輸出功率、效率高、散熱性能好等基本要求。

功率放大器的主要任務(wù)是輸出較大的信號功率，它的輸入、輸出電壓和電流都較大，三極管常工作在臨近極限狀態(tài)，是大信號放大器。功率放大器輸出信號的功率大，消耗能量多，信號容易失真。因此研究功率放大器時應(yīng)特別注意效率、輸出功率、信號失真、三極管的耗散功率和擊穿電壓等問題。教學(xué)活動2：認知低頻功率放大器的基礎(chǔ)知識3.1.1低頻功率放大器的基礎(chǔ)知識二、低頻功率放大器的分類1.按三極管靜態(tài)工作點的位置分類3.1低頻功率放大器圖3--1-2低頻功率放大器3種工作狀態(tài)根據(jù)功率放大三極管（以下簡稱功放管）的靜態(tài)工作點Q在交流負載線AB上的位置不同，可分為甲類、乙類、甲乙類3種。甲類乙類甲乙類教學(xué)活動2：認知低頻功率放大器的基礎(chǔ)知識3.1.1低頻功率放大器的基礎(chǔ)知識二、低頻功率放大器的分類2.按功率放大器輸出端結(jié)構(gòu)特點分類3.1低頻功率放大器根據(jù)功率放大電路輸出端結(jié)構(gòu)特點不同可分為有輸出變壓器功放電路、無輸出變壓器功放電路（OTL功放電路）、無輸出電容功放電路（OCL功放電路）、橋接無輸出變壓器功放電路（BTL功放電路）4種。教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器一、無輸出電容（OutputCapacitorless，簡記OCL）功率放大器1.乙類OCL功放3.1低頻功率放大器圖3--1-3

乙類OCL功放乙類OCL功放電路如圖3--1-3所示。由于靜態(tài)下三極管VT1、VT2均不導(dǎo)通（ui＝0時，VA＝0，兩個三極管均截止），故電路工作于乙類狀態(tài)。又因VT1與VT2管型互補、參數(shù)對稱，故又稱這種電路為互補對稱電路。當ui處于正半周時，VT1管導(dǎo)通、VT2管截止，VT1的集電極電流流過負載RL，負載RL上有正半周輸出。當ui處于負半周時，VT1管截止、VT2管導(dǎo)通，VT2的集電極電流流過負載RL，負載RL上有負半周輸出。可見，在輸入信號的一個周期內(nèi)，功放管VT1、VT2輪流交替工作，共同完成對輸入信號的放大工作，使負載上得到完整波形的輸出信號。教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器一、無輸出電容（OutputCapacitorless，簡記OCL）功率放大器1.乙類OCL功放3.1低頻功率放大器圖3--1-4交越失真

由于功放管截止區(qū)的存在，當輸入信號變化到零點附近數(shù)值較小時，會使三極管VT1、VT2都處于截止狀態(tài)而沒有輸出。這種在互補對稱電路中，由于輸入信號過零，使兩個三極管交替工作時因截止而引起的輸出波形失真叫交越失真，如圖3--1-4所示。ηmax＝78.5%Pc（max）＝0.4Po（max）單管的最大管耗為0.2Po（max）教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器2.甲乙類OCL功放3.1低頻功率放大器

為克服交越失真，通常在乙類OCL功放電路中加入偏置電路，給功放管設(shè)置較低的靜態(tài)工作點，使兩只功放管靜態(tài)下微導(dǎo)通，工作于甲乙類狀態(tài)。圖3--1-5所示電路。圖3--1-5帶有前置放大級的甲乙類OCL功放VT1為前置放大管，VT2、VT3為互補對稱的功放管，利用RP和R1為兩功放管提供偏壓，以使它們靜態(tài)下微導(dǎo)通。前置放大級為共射電路，它具有一定的電壓與電流放大能力。這樣，整個電路就具有較大的功率增益。教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器3.1低頻功率放大器圖3--1-3

OCL功放【經(jīng)典例題】例題3-1圖3-1-3所示電路中的±VCC=±6V，RL=8Ω，最大輸出功率為Po（max）為多少？如果三極管的飽和壓降UCES=2V，則最大輸出功率為Po（max）為多少？解：（1）OCL功放的W（2）考慮UCES=2V，UOmax=6-2=4VWW教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器二、輸出無變壓器（OutputTransformerless，簡記OTL）功率放大器1.乙類OTL功放圖3-1-6乙類OTL功放3.1低頻功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器乙類OTL功放電路如圖3-1-6所示。類似于乙類OCL功放，靜態(tài)時功放管VT1、VT2均截止，電路工作于乙類狀態(tài)。且VT1與VT2互補對稱，故也是互補對稱電路。與乙類OCL功放不同的是電路中少一個電源，輸出端增加了耦合電容C。由于電路結(jié)構(gòu)對稱，靜態(tài)時中點A的電位VA＝VCC/2，電容C的端電壓UC＝VCC/2。因此，輸出耦合電容C在VT2工作時起到一個值為VCC/2的直流電源的作用。當ui處于正半周時，VT1管導(dǎo)通、VT2管截止，VT1的集電極電流自電源VCC經(jīng)VT1的C、E極給電容C充電，再通過負載RL，在負載RL上有正半周輸出。當ui處于負半周時，VT1管截止、VT2管導(dǎo)通，VT2的集電極電流由電容C經(jīng)VT2的E、C極向負載RL放電，負載RL上有負半周輸出。ηmax＝78.5%Pc（max）＝0.4Po（max）教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器二、輸出無變壓器（OutputTransformerless，簡記OTL）功率放大器2.甲乙類OTL功放圖3-1-7甲乙類OTL功放3.1低頻功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器圖3--1-7為帶有前置放大級的甲乙類OTL典型電路。VT1、RP1、R1、R4、C3、R2、R3、RP2構(gòu)成的前置放大級是共發(fā)射極放大器，為功率放大級提供足夠的驅(qū)動信號；VT2、VT3、R2、R3、RP2、C4構(gòu)成甲乙類OTL功放；R2、C2構(gòu)成“自舉電路”；C1是輸入耦合電容，C4是輸出耦合電容；RL是負載。R2、C2構(gòu)成“自舉電路”。其作用是：對交流信號而言，使VT2、VT3所構(gòu)成的放大器呈共發(fā)射極接法，從而提高電路的功率增益。RP1的作用：實現(xiàn)對靜態(tài)時中點電位的調(diào)整，原理如下：RP1↑→VB1↓→IE1↓→IC1↓→IR3（≈IC1）↓→VB2（＝VCC－R2IR3－R3IR3）↑→VA（＝VB2－UBE2）↑同理，調(diào)小RP1的值，將使中點電位VA下降。C4的作用：減少耦合低頻交流信號時的損耗和兼作VT3管的直流電源。教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器3.1低頻功率放大器圖3--1-7甲乙類OTL功放【經(jīng)典例題】例題3-2圖3-1-7所示電路中的VCC=5V，RL=4Ω，三極管的飽和壓降UCES=1V，試問：（1）靜態(tài)時A點理想電位應(yīng)該為多少？若A點電位偏高，應(yīng)如何調(diào)整？（2）若輸出產(chǎn)生交越失真，應(yīng)如何調(diào)整？（3）輸出功率最大值Po（max）為多少？解：W（1）靜態(tài)時A點電位為2.5V。若A點電位偏高，應(yīng)減小RP1。（2）若輸出產(chǎn)生交越失真，應(yīng)增大RP2。（3）W。W教學(xué)活動3：互補對稱功率放大器三、功放管的安全使用知識3.1低頻功率放大器3.1.2互補對稱功率放大器為確保功放管的正常工作，使用前必須認真查閱產(chǎn)品手冊，了解其性能、參數(shù)和使用條件，特別是散熱條件。事實上，功放管常常因過熱而損壞，過熱的重要原因是其實際耗散功率超過額定數(shù)值PCM。三極管的耗散功率取決于管子內(nèi)部的PN結(jié)（主要是集電結(jié)）溫度。當其溫度超過允許值后，集電極電流將急劇增大而燒壞管子。硅管的結(jié)溫允許值為120～180℃，鍺管的結(jié)溫允許值為85℃左右。耗散功率等于結(jié)溫在允許值時集電極電流與管壓降之積。三極管的功耗愈大，結(jié)溫愈高。因而改善功放管的散熱條件，可在同樣的結(jié)溫下提高集電極最大耗散功率PCM，也可提高輸出功率。

在小功率放大電路中，功放管一般不加散熱器。但在大功率放大電路中，功放管通常要加散熱器，且常把散熱器表面鈍化、涂黑以利于熱輻射，將散熱器垂直或水平放置以利于通風(fēng)，增強散熱效果。教學(xué)活動4：認知集成功率放大器3.1.3集成功率放大器一、集成電路及其種類3.1低頻功率放大器

集成電路是用各種不同的方法，把許多三極管等半導(dǎo)體元件、電阻、小容量電容及連接導(dǎo)線等集中制造在一小塊半導(dǎo)體基片上形成的具有特定功能的電路器件。1.按集成電路的功能分類有模擬集成電路、數(shù)字集成電路和模數(shù)混合集成電路等。2按集成電路的制作工藝分類有半導(dǎo)體集成電路、膜集成電路和混合集成電路等。其中，半導(dǎo)體集成電路應(yīng)用最為廣泛，根據(jù)導(dǎo)電類型的不同，又將它分為雙極型（放大元件是三極管）和單極型（放大元件是場效應(yīng)管）兩類。3.按集成電路的封裝外形分類有圓殼式、單列直插式、扁平式及雙列直插式四類。各類集成電路的封裝外形如圖3--1-8所示。4.按集成電路的集成度分類小規(guī)模集成電路（SSI）、中規(guī)模集成電路（MSI），大規(guī)模集成電路（LSI），超大規(guī)模集成電路（VSI）。圖3--1-8集成電路封裝外形教學(xué)活動4：認知集成功率放大器3.1.3集成功率放大器一、集成功率放大器及其應(yīng)用3.1低頻功率放大器1.LM386及其應(yīng)用（1）LM386簡介LM386是小功率音頻集成功放，其外形如圖3-1-9（a）所示，采用8腳雙列直插式塑料封裝（媒體鏈接3-1

）。其引腳排列如圖3--1-9（b）所示。當輸入信號從2腳輸入時，構(gòu)成反相放大器；從3腳輸入時，構(gòu)成同相放大器。其每個輸入端的輸入阻抗都為50kΩ，對地直流電位接近于0。其額定工作電壓為4～16V。當電源電壓為6V時，靜態(tài)工作電流為4mA，適合用電池供電；在1、8腳之間外接電阻、電容元件可調(diào)節(jié)電壓增益；頻響范圍較寬，可達數(shù)百kHz；最大允許功耗為660mW（25℃），且不需散熱片。工作電壓為4V，負載電阻為4Ω時，輸出功率（失真為10%）是300mW；工作電壓為6V，負載電阻為4Ω、8Ω、16Ω時，輸出功率分別是340mW、325mW、180mW。圖3--1-9

LM386外形及引腳排列掃描媒體鏈接3-1二維碼教學(xué)活動4：認知集成功率放大器3.1.3集成功率放大器一、集成功率放大器及其應(yīng)用3.1低頻功率放大器（2）用LM386組成OTL應(yīng)用電路圖3--1-10所示為用LM386組成的OTL應(yīng)用電路。2腳接地，信號從同相輸入端3腳輸入，5腳通過220μF電容向揚聲器RL提供信號功率。7腳接20μF去耦電容，也可不用。1、8腳之間接10μF電容和20kΩ電位器，用來調(diào)節(jié)增益；電阻越小，電壓增益越大；這兩腳間也可開路使用。5腳所接電阻、電容串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是為防止電路自激振蕩，常可省去，即LM386作音頻功放時，最簡單的電路只需外接輸出電容和揚聲器。如需要更高增益，可在1、8腳之間再接一只10μF的電容。圖3--1-10

用LM386組成的OTL電路教學(xué)活動4：認知集成功率放大器3.1.3集成功率放大器一、集成功率放大器及其應(yīng)用3.1低頻功率放大器2.TDA2030及其應(yīng)用（1）TDA2030簡介TDA2030是一種質(zhì)量較好的超小型5引腳單列直插式塑封集成音頻功放。它的特點是外引腳和外接元件少；瞬態(tài)失真低，頻響較寬；內(nèi)部有完善的過載保護電路，輸出過載時不會損壞；可單電源使用，也可雙電源使用；單電源使用時，散熱片可直接固定在金屬板上與地線相連，十分方便。TDA2030外形及引腳如圖3--1-11（a）所示。用TDA2030接成OCL功放電路圖3--1-11（b）所示為用TDA2030接成的OCL應(yīng)用電路。VD1、VD2組成電源極性保護電路，防止電源極性接反而損壞集成功放。圖3--1-11

TDA2030的外形、引腳排列及組成的OCL電路教學(xué)活動4：認知集成功率放大器3.1.3集成功率放大器一、集成功率放大器及其應(yīng)用3.1低頻功率放大器3.DG4100及其應(yīng)用（1）DG4100簡介DG4100系列低頻集成功放是單片式集成OTL互補對稱功放，特別適合在低壓下工作，輸出功率是1.0W。它由單電源供電，推薦電源電壓為6V，輸入及輸出均通過耦合電容與信號源和負載相連，負載電阻為4Ω。DG4100引腳排列如圖3--1-12所示。圖3--1-12

DG4100的引腳排列圖3--1-13DG4100接成的OTL電路（2）用DG4100接成OTL功放電路圖3--1-13所示為用DG4100接成的OTL電路。C1為輸入耦合電容，C2為紋波旁路電容，C3為去耦電容，Cf、Rf為深度負反饋網(wǎng)絡(luò)，C5和C4為消振電容，C6為電源濾波電容，C7為消除高音頻分量電容，C8為自舉電容，C9為輸出耦合電容。教學(xué)活動4：認知集成功率放大器3.1.3集成功率放大器一、集成功率放大器及其應(yīng)用3.1低頻功率放大器2.TDA2030及其應(yīng)用（1）TDA2030簡介TDA2030是一種質(zhì)量較好的超小型5引腳單列直插式塑封集成音頻功放。它的特點是外引腳和外接元件少；瞬態(tài)失真低，頻響較寬；內(nèi)部有完善的過載保護電路，輸出過載時不會損壞；可單電源使用，也可雙電源使用；單電源使用時，散熱片可直接固定在金屬板上與地線相連，十分方便。TDA2030外形及引腳如圖3--1-11（a）所示。用TDA2030接成OCL功放電路圖3--1-11（b）所示為用TDA2030接成的OCL應(yīng)用電路。VD1、VD2組成電源極性保護電路，防止電源極性接反而損壞集成功放。圖3--1-11

TDA2030的外形、引腳排列及組成的OCL電路教學(xué)活動5：裝接與測試OCL功率放大器實訓(xùn)：裝接與測試OCL功率放大器3.1低頻功率放大器（1）識讀圖3--1-11（b）所示電路。圖3--1-11

TDA2030的外形、引腳排列及組成的OCL電路教學(xué)活動5：裝接與測試OCL功率放大器實訓(xùn)：裝接與測試OCL功率放大器3.1低頻功率放大器（2）根據(jù)元器件及材料清單，清點并檢測元器件。將測試結(jié)果填入表3-1-1中，正常的填”√”，如元器件有問題，及時提出并更換。將正常的元器件對應(yīng)粘貼在表3-1-1中。序號名

稱型號規(guī)格數(shù)量配件圖號測試結(jié)果粘貼區(qū)1金屬膜電阻器RJ-0.25W-22KΩ±1%2個R1

、R3

2金屬膜電阻器RJ-0.25W-680Ω±1%1個R2

3金屬膜電阻器RJ-0.5W-1Ω±1%1個R4

4電解電容10uF/25V±20%1個C1

5電解電容22uF/25V±20%1個C2

6電解電容100uF/25V±20%2個C3

、C6

7獨石電容CT4-40V-0.1μF2個C4、C5

8獨石電容CT4-40V-0.22μF1個C7

9二極管1N40012個VD1

、VD2

10集成塊TDA20301個

11鋁散熱片U型或指叉型1個

12揚聲器8Ω/2W1個RL

13印刷板接插件2P（插頭帶引線）1對

14焊錫絲、導(dǎo)線

若干

15多功能板10*151

教學(xué)活動5：裝接與測試OCL功率放大器實訓(xùn)：裝接與測試OCL功率放大器3.1低頻功率放大器（3）對元器件正確整形，注意元器件成形尺寸符合多功能電路板插孔間距。（4）參照裝配圖3-1-15，在多功能電路板上進行電路裝接（媒體鏈接3-2

），接

好后復(fù)查。掃描側(cè)邊欄二維碼，學(xué)習(xí)“元器件的焊接裝配”圖3-1-15

TDA2030組成的OCL功放電路裝配圖掃描媒體鏈接3-2二維碼教學(xué)活動5：裝接與測試OCL功率放大器實訓(xùn)：裝接與測試OCL功率放大器3.1低頻功率放大器引

腳

號1234直流電壓（V）

（5）檢查無誤后，接通±9V電源。（6）用鑷子觸碰C1的負極，聽揚聲器是否隨