第8章功率放大器.ppt

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1、1第第8章章 功率放大电路功率放大电路281 功率放大电路功率放大电路的特点及分类的特点及分类811功率放大器的特点及工作状态分类功率放大器的特点及工作状态分类从从能量能量控制的观点来看，都是利用有控制的观点来看，都是利用有源器件将电源提供的直流功率转换成负载所源器件将电源提供的直流功率转换成负载所需的交流功率。需的交流功率。电压放大器和功率放大器的电压放大器和功率放大器的相同点：相同点：3电压放大器的主要要求是使负载得到不失真电压放大器的主要要求是使负载得到不失真的电压放大信号，讨论的主要指标是电压放大倍的电压放大信号，讨论的主要指标是电压放大倍数、输入和输出电阻等，输出功率并不一定大。数、

2、输入和输出电阻等，输出功率并不一定大。功率放大器主要要求获得一定的不失真的输功率放大器主要要求获得一定的不失真的输出功率，通常是在大信号状态下工作，因此，功出功率，通常是在大信号状态下工作，因此，功率放大器包含着一系列电压放大器中没有过的特率放大器包含着一系列电压放大器中没有过的特殊问题。殊问题。两者的两者的不同点：不同点：4一、特点一、特点（1）输出功率尽可能大）输出功率尽可能大晶体管常常在接近极限运用状态下工作。晶体管常常在接近极限运用状态下工作。技术指标技术指标1：Pom负载上得到的最大输出交流功负载上得到的最大输出交流功率。率。(3)分析方法以图解法为主。分析方法以图解法为主。(2)大

3、信号工作。大信号工作。5(5)提高效率成为重要的关注点。提高效率成为重要的关注点。技术指标技术指标3：能量转换效率能量转换效率。(6)功率器件的安全问题必须考虑。功率器件的安全问题必须考虑。（4）非线性失真矛盾突出）非线性失真矛盾突出 技术指标技术指标2：非线性失真的大小：非线性失真的大小。在效率高、非线性失真小、安全工作的前提在效率高、非线性失真小、安全工作的前提下，向负载提供足够大的功率。下，向负载提供足够大的功率。二、对功率放大器的要求：二、对功率放大器的要求：6一般放大器与功率放大器的区别为：一般放大器与功率放大器的区别为：一般放大器一般放大器功率放大器功率放大器技术要求技术要求Au、

4、Ri、RoPom、非线性失、非线性失真真工作状态工作状态小信号状态小信号状态大信号状态大信号状态分析方法分析方法小信号等效电路分小信号等效电路分析法析法图解法图解法7三、工作状态分类三、工作状态分类甲类（甲类（A类）：类）：工作点工作点Q设在设在放大区放大区，对于输入，对于输入信号为正弦波的整个周期内信号为正弦波的整个周期内ic 0，即三极管在整，即三极管在整个周期都导通。因此导通角个周期都导通。因此导通角 =2。iCt0iCuBEQ0(a)A类类(导通角为导通角为360)8乙类（乙类（B类）：类）：工作点选在工作点选在导通的阈值点导通的阈值点（UBEQ=UBE(on)，ICQ=0），因此只有

5、在输入信号的半个周期），因此只有在输入信号的半个周期内有内有ic，导通角，导通角 =。iCt0iCuBEQ(b)20(b)B类类(导通角为导通角为180)9iCt0iCuBEQ(c)0(c)C类类(导通角导通角180)丙类（丙类（C类）：类）：Q点在选在截止区以内，晶体管只有点在选在截止区以内，晶体管只有不到半周导通（导通角小于不到半周导通（导通角小于180o）,导通角导通角0 。10甲乙类（甲乙类（AB类）类）：工作点选在放大区中，：工作点选在放大区中，但靠近截止区的地方，导通角但靠近截止区的地方，导通角2 0。当当ui为为负半周负半周时，时，V2导通，导通，V1截止，为射极输出器截止，为射

6、极输出器，uo=ui。iC2流出负载流出负载uo2UCC最大集电极电流：最大集电极电流：最大集电极耗散功率：最大集电极耗散功率：LCCCMRUI0.2CMomPP37 二、单电源互补跟随乙类功率放大器二、单电源互补跟随乙类功率放大器(OTL)382(max)CComUU故，该电路负载得到的最大交流功率故，该电路负载得到的最大交流功率PLm为为LCCLCCLomLmRURURUP222(max)81)2(2121LCCEmRUP22%.max57839LLRfC21为保证功率放大器良好的低频响应，电容为保证功率放大器良好的低频响应，电容C必须满足必须满足 40例：例：某某OCL互补对称电路如图所

7、示，已知三极管互补对称电路如图所示，已知三极管T1、T2的饱和压降的饱和压降Uces=1V，Ucc18V，RL8(1)计算电路的最大不失真输出功率计算电路的最大不失真输出功率PoM；(2)计算电路的最大效率计算电路的最大效率 max；(3)为保证电路正常工作，所选三极管的为保证电路正常工作，所选三极管的U(BR)CEO和和ICM应为多大应为多大?41解：解：218.12CCcesoMLUUPWRW.RUPLccE82522max70.2%oMEPPU(BR)CEO2UCC=36V A.RUILCCCM25281842例例2：上题中若：上题中若-Ucc接地，求：（接地，求：（1）A点的静态工点的

8、静态工作点（作点（2）PoM=?晶体管如何选择？（晶体管如何选择？（3）若）若T1、T2两管性能相同，两管性能相同，PTM=200mW，ICM=200mA，UBE(CEO)=24V，求，求PoM。43解：（解：（1）A点静态电位为点静态电位为9V。222422cccesomoMLLUUUPWRR（2）最大耐压值：最大耐压值：U(BR)CEO2UCC=18V 最大集电极电流：最大集电极电流：mA.RUILCCCM1251最大集电极耗散功率：最大集电极耗散功率：0.20.8TMLmPPW44（3）根据）根据 0.2TmomPP可知可知 10.2TmomPPW因此原来求出的因此原来求出的Pom=4W

9、已超过了最大功耗下的已超过了最大功耗下的Pom。也就是说根据提供参数的。也就是说根据提供参数的T1、T2管得到的管得到的功放，输出功放，输出Uo最大时不能达到最大时不能达到Ucc/2。根据提供的根据提供的ICM，可知达到，可知达到ICM时的时的Uom=ICMRL=200mA 8=1.6V。221.60.1622 8omomLUPWR45三、复合管及准互补跟随乙类功率放大器三、复合管及准互补跟随乙类功率放大器(OCL电路电路)组成复合管的原则有以下几点：组成复合管的原则有以下几点：(1)电流流向要一致。电流流向要一致。(2)各极电压必须保证所有管子工作在放大区，各极电压必须保证所有管子工作在放大

10、区，即保证即保证e结正偏，结正偏，c结反偏。结反偏。(3)因为复合管的基极电流因为复合管的基极电流iB等于第一个管子的等于第一个管子的iB1，所以复合管的性质取决于第一个晶体管的，所以复合管的性质取决于第一个晶体管的性质。性质。46(a)cebcebIbIeIc 图图86复合管的组成复合管的组成 (a)等效为等效为NPN管；管；(b)等效为等效为PNP管；管；(c)等效为等效为PNP管；管；(d)等效为等效为NPN管管 47(b)cebcebIbIeIc 图图86复合管的组成复合管的组成 (a)等效为等效为NPN管；管；(b)等效为等效为PNP管；管；(c)等效为等效为PNP管；管；(d)等效

11、为等效为NPN管管 48(c)ecbecbIbIcIe 图图86复合管的组成复合管的组成 (a)等效为等效为NPN管；管；(b)等效为等效为PNP管；管；(c)等效为等效为PNP管；管；(d)等效为等效为NPN管管 49(d)ecbecbIbIcIe 图图86复合管的组成复合管的组成 (a)等效为等效为NPN管；管；(b)等效为等效为PNP管；管；(c)等效为等效为PNP管；管；(d)等效为等效为NPN管管 50uiV1V2V0UCCICOR1R2RLV4V3UEEuo图图87 准互补乙类功率放大器电路准互补乙类功率放大器电路51 814集成集成功率放大器功率放大器一、集成功率放大器一、集成功

12、率放大器1.SHM1150型双极晶体管与型双极晶体管与MOS管混合的管混合的音频集成功率放大器音频集成功率放大器52SHM1150RLUCCUEE610831+-ui(b)1V1V2ui3R1I1R2e1e2(a)c1R6R7R8V4R4R10CR9V5V6I2R12R11R13V8V7V10V9UCC68uoUEE10c2uo图图88SHM1150型型BiMOS集成功率放大器集成功率放大器 (a)内部电路；内部电路；(b)外部接线图外部接线图 532.桥式功率放大器桥式功率放大器LmoLmomoLRURUUP21221)2(21)(21LmoRU12254A1A2uiR110kLM4860R

13、220kuo20.10.15V30kUCC30kR340kuo1R440kRL(负载)图图89 桥式集成功放桥式集成功放LM4860及其外部电路及其外部电路55tttt电 源变压器整流电路滤波电路稳压器220V50Hzabcuouiuatubucuo图图810 直流稳压电源的基本框图直流稳压电源的基本框图82 整流器和直流稳压电源整流器和直流稳压电源整流是将变压器次整流是将变压器次级交流转换为单向脉动级交流转换为单向脉动直流；滤波是将整流后的波纹滤除。直流；滤波是将整流后的波纹滤除。56 821整流滤波电路整流滤波电路 一、整流滤波电路一、整流滤波电路常用的整流电路有半波整流、全波整流、桥式整

14、流和倍压整流。常用的滤波电路有电容滤波、电感电容型滤波、电阻电容型滤波。57220V50Hz(a)RLV 图811常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流58 图811常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流220V50Hz(b)RLV1V259220V50Hz(c)U2V1V2V3V4RL 图811常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流60220V50Hz(d)U22 U2V1V2V3V4V52 U22 U22 U222 U2222 图811常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c

15、)桥式整流；(d)倍压整流61C(a)CL(b)C2R(c)C1 图812 常用滤波电路(a)电容滤波；(b)电感电容型滤波；(c)电阻电容型滤波62220V50Hz(a)RLV1V2uiN1N2CiV1iV2uiuiuo 图813全波整流电路及电压电流波形(a)电路二、整流滤波电路的工作原理及主要性能二、整流滤波电路的工作原理及主要性能1.工作原理63tui ui0iVt0iV1iV2iV1(b)uouiuiuot1t2 图813全波整流电路及电压电流波形(b)管子流过的电流及输入输出电压波形64210k(c)1N44491N4449pq4-10 2220V/50Hz/0 Deg图913全波

16、整流电路及电压电流波形(c)计算机仿真波形(为看清输出波纹，故意将滤波电容值取得很小，实际上要加几百几千F)651)输出直流电压UoimioUUU414.1ioUU2.1imimoUUU9.022.主要性能不接滤波电容(C=0)时：当接入滤波电容(C0)，且负载RL=时：一般情况下(RL,C0)，Uo的估算值为：66VUNNni22012 2)滤波电容估算值2)53(TCRLL式中为 变压器次级单边交流电压有效值，为交流振幅。iUimU变压比此时，波纹电压峰峰值Urpp约为式中：T为交流电网信号周期；IL为负载电流。LLrppCTIU2673)整流管的选择(1)整流管最大允许电流(2)整流管反向击穿电压。imBRUU 22LFII68220V50HzUo1Uo2正电压输出负电压输出图914用“硅桥”实现正、负两路直流输出的全波整流电路69922串联反馈型线性稳压串联反馈型线性稳压器器的工作原理的工作原理一、电路一、电路+-AUB调整环节比较放大环节US基准环节R1R2取样环节RLUo输出直流电压(稳定)输入直流电压(不稳定)UiRWUREF图915 串联型稳压器框图70二、主要参数二、