乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路例：例： 擴(kuò)音系統(tǒng)擴(kuò)音系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載實(shí)際負(fù)載什么是功率放大器？什么是功率放大器？ 在電子系統(tǒng)中，模擬信號被放大后在電子系統(tǒng)中，模擬信號被放大后，往往要去推動一個實(shí)際的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器，往往要去推動一個實(shí)際的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動作、動作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動一個實(shí)際負(fù)載需要的功率很大儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動一個實(shí)際負(fù)載需要的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器4.1 4.1 概述概述功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號號提提取取第1頁/共32頁一一. 功放電路的特點(diǎn)功放電路

2、的特點(diǎn)（2） 功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICMPCMUCEM（1）輸出功率輸出功率Po盡可能大盡可能大Icuce第2頁/共32頁(3) 電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。(4) 電源提供的能量應(yīng)盡可能多地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，盡量電源提供的能量應(yīng)盡可能多地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，盡量減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（的效率（ ）。）。Po: 負(fù)載上得到的

3、交流信號功率。負(fù)載上得到的交流信號功率。PE ： 電源提供的直流功率。電源提供的直流功率。%100EOPP（5）功放管散熱和保護(hù)問題）功放管散熱和保護(hù)問題第3頁/共32頁二二. 甲類功率放大器分析甲類功率放大器分析1.三極管的靜態(tài)功耗三極管的靜態(tài)功耗：若若CCCEQVU21的靜態(tài)功耗相等的靜態(tài)功耗相等三極管和負(fù)載電阻三極管和負(fù)載電阻LRCQCEQTIUP CQCCEIVP 電源提供的平均功耗：電源提供的平均功耗：CQCCRLTIVPP21則則+uVCCLRb1RiIcuceQuceQIcQ第4頁/共32頁2.動態(tài)功耗動態(tài)功耗（當(dāng)輸入信號（當(dāng)輸入信號Ui時）時）輸出功率輸出功率:omomomom

4、2122IUIUP o 要想要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom 和和Iom 都要大。都要大。最大輸出功率最大輸出功率:CQCComIVP )21(21MNUomIom功率三角形功率三角形iCuCEQUCEQICQVCC第5頁/共32頁電源提供的功率電源提供的功率CQCCCmCQCCCCCEIVtdtIIVtdiVP )sin(21)(212020此電路的最高效率此電路的最高效率25. 0 EomPP 甲類功率放大器存在的缺點(diǎn)甲類功率放大器存在的缺點(diǎn)： 輸出功率小輸出功率小 靜態(tài)功率大，效率低靜態(tài)功率大，效率低第6頁/共32頁三三. BJT

5、的幾種工作狀態(tài)的幾種工作狀態(tài)甲 類 ：甲 類 ：Q點(diǎn)適中，在正弦信號的整個周點(diǎn)適中，在正弦信號的整個周期內(nèi)均有電流流過期內(nèi)均有電流流過BJT。甲乙類：甲乙類：介于兩者之間，導(dǎo)通角介于兩者之間，導(dǎo)通角大于大于180動畫演示動畫演示iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙 類 ：乙 類 ：靜態(tài)電流為靜態(tài)電流為0，BJT只在正弦信只在正弦信號的半個周期內(nèi)均導(dǎo)通。號的半個周期內(nèi)均導(dǎo)通。iCuCEQ2ICQVCC第7頁/共32頁一一. 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)對稱：互補(bǔ)對稱： 電路中采用兩個電路中采用兩個晶體管：晶體管：NPN、PNP各一支；各一支； 兩管特性一致。組兩管特性一致。組成互補(bǔ)對稱

6、式射極輸成互補(bǔ)對稱式射極輸出器。出器。4.2 乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路 uuVCCVCCoiLR第8頁/共32頁二、工作原理二、工作原理（設(shè)（設(shè)ui為正弦波）為正弦波）ic1ic2 靜態(tài)時：靜態(tài)時：ui = 0V ic1、ic2均均=0（乙（乙類工作狀態(tài)）類工作狀態(tài)） uo = 0V動態(tài)時：動態(tài)時：ui 0VT1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2兩個管子交替工作，在負(fù)載上得到完整的正弦波兩個管子交替工作，在負(fù)載上得到完整的正弦波。uuVCCVCCoiLR第9頁/共32頁輸入輸出波形圖輸入輸出波形圖uiu

7、ououo 交越失真交越失真死區(qū)電死區(qū)電壓壓uuVCCVCCoiLR第10頁/共32頁組合特性分析組合特性分析圖解法圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為負(fù)載上的最大不失真電壓為Uom=VCC- UCESuuVCCVCCoiLRiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom第11頁/共32頁最大不失真輸出功率最大不失真輸出功率PomaxL2CCL2CESCComax22)(RVRUVP 1.輸出功率輸出功率PoL2omLomomooo222=RURUUIUP 三、分析計(jì)算三、分析計(jì)算動畫演示動畫演示uuVCCVCCoiLR第12頁/共32頁一個管子的管耗一個管子的管耗)(d )(21=0LooCCT

8、1tRuuVP 2.管耗管耗PT兩管管耗兩管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtUtUV )4(12omomCCLUUVR T1T2= PP)4(22omomCCLUUVR uuVCCVCCoiLR第13頁/共32頁3.電源供給的功率電源供給的功率PE ToE=PPPLomCC2RUV 當(dāng)當(dāng)時， CComVU 2L2CCEmRVP 4.效率效率 CComEo4=VUPP 時，時， CComVU % 78.54max 最高效率最高效率 max第14頁/共32頁四三極管的最大管耗四三極管的最大管耗 )4(1)d(sin)sin(21=2omomCCLom0omT1UUVRtRtU

9、tUVPLCC omL2CCT1max2 . 022 . 0PRVP 問：問：Uom=？ PT1最大最大, PT1max=？用用PT1對對Uom求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)=0，得出：，得出：PT1max發(fā)生在發(fā)生在Uom=0.64VCC處。處。將將Uom=0.64VCC代入代入PT1表達(dá)式表達(dá)式：第15頁/共32頁選功率管的原則：選功率管的原則：1. PCM PT1max =0.2PoM2CCCEOBRVU2)( L2CCoM2RVP uuVCCVCCoiLR第16頁/共32頁 tuo交越失真交越失真ui t存在交越失真存在交越失真乙類互補(bǔ)對稱功放的缺點(diǎn)乙類互補(bǔ)對稱功放的缺點(diǎn)uuVCCoiL

10、RVCCuu-oLRi2RD12R1VCCDVCC第17頁/共32頁 靜態(tài)時靜態(tài)時: T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管D1、 D2的正向?qū)▔航?，致使兩管均處于微弱?dǎo)通狀態(tài)的正向?qū)▔航担率箖晒芫幱谖⑷鯇?dǎo)通狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài)甲乙類工作狀態(tài)動態(tài)時：動態(tài)時：設(shè)設(shè) ui 加入正弦信號。正半加入正弦信號。正半周周 T2 截止，截止，T1 基極電位進(jìn)一步基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周負(fù)半周T1截止，截止，T2 基極電位進(jìn)基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。態(tài)。電路中增加電路中增加 R1、D1、D2、

11、R2支路支路1.1.基本原理基本原理 4.3 甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路一一. 甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱電路uuRoLi2R1DD2VCC1RVCC第18頁/共32頁uB1tUTtiBIBQ波形關(guān)系：波形關(guān)系：ICQiCuBEiBib特點(diǎn)：特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)存在較小的靜態(tài)電流電流 ICQ 、IBQ 。每管導(dǎo)通時。每管導(dǎo)通時間大于半個周間大于半個周期，基本不失期，基本不失真。真。 iCQuceVCC /ReVCCIBQEWB演示演示功放的交越失真功放的交越失真第19頁/共32頁2.2.帶前置放大級的功率放大器帶前置放大級的功率放大器 動畫演示動畫演

12、示（甲乙類互補(bǔ)對稱甲乙類互補(bǔ)對稱電路的計(jì)算同乙類電路的計(jì)算同乙類）-+uu*CCVUPLRO1RR3R4DVCCIR2iT12TT3第20頁/共32頁3. 電路中增加復(fù)合管電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的：增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動能力。擴(kuò)大電流的驅(qū)動能力。 1 2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。復(fù)合復(fù)合NPN型型復(fù)合復(fù)合PNP型型cebCibieiT12TcbeibTTe1C2iibcebiTiCeibecieiiCTb第21頁/共32頁4. 帶復(fù)合管的帶復(fù)合管的OCL互補(bǔ)輸出功放電路：互補(bǔ)輸出功放電路： T1：電壓推動級（前置級）電壓推

13、動級（前置級） T2、R1、R2：UBE擴(kuò)大電路擴(kuò)大電路 T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對稱功放復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對稱功放 輸出級中的輸出級中的T4、T6均為均為NPN型晶體管，兩者特性容易對稱。型晶體管，兩者特性容易對稱。 合理選擇合理選擇R1、R2，b3、b5間可得到間可得到 UBE2 任意倍的電壓。任意倍的電壓。22122RRRUUBECE uuLRT3TT65oT41T2Ti3RR12R第22頁/共32頁1、基本原理、基本原理. 單電源供電；單電源供電；. 輸出加有大電容。輸出加有大電容。（1）靜態(tài)偏置）靜態(tài)偏置二二. 甲乙類單電源互補(bǔ)對稱電路甲乙類單電源互補(bǔ)對稱電路 調(diào)整調(diào)整RW

14、阻值的大小，可使阻值的大小，可使CCP21VU 此時電容上電壓此時電容上電壓CCC21VU +uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO第23頁/共32頁（2）動態(tài)分析）動態(tài)分析（電容起到了負(fù)電（電容起到了負(fù)電源的作用）源的作用）Ui負(fù)半周時，負(fù)半周時，T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止截止；Ui正半周時，正半周時，T1截止、截止、T2導(dǎo)通導(dǎo)通。動畫演示動畫演示+uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO第24頁/共32頁（3）輸出功率及效率）輸出功率及效率若忽略交越失真的影響。則：若忽略交越失真的影響。則：LCCLooRVRUP8)2(22maxmax %5

15、 .78max 2maxCCoVU 此電路存在的問題：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)不到輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達(dá)不到VCC/2。+uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO第25頁/共32頁2. 帶自舉電路的單電源功放帶自舉電路的單電源功放靜態(tài)時靜態(tài)時CCP21VU C1充電后，其兩端有一固定電壓充電后，其兩端有一固定電壓動態(tài)時動態(tài)時由于由于C1很大，兩端電壓基本不變，使很大，兩端電壓基本不變，使C1上端電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達(dá)到上端電位隨輸出電壓升高而升高。保證輸出幅度達(dá)到VCC/2。+uuRCCTL1CRR2PR0R

16、837CU2R1RTRiTW5V416TC1、R7為自舉電路為自舉電路第26頁/共32頁3.帶運(yùn)放前置放大級的功率放大電路帶運(yùn)放前置放大級的功率放大電路運(yùn)放運(yùn)放A接成同相輸入方式作前置放大級。引入了電壓接成同相輸入方式作前置放大級。引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。整個電路的電壓放大倍數(shù)：串聯(lián)負(fù)反饋。整個電路的電壓放大倍數(shù)： aRRuuAfiou1 uu+-DAR+iTT131VRCC43RT2OLCCTVRfRaRR5R6R24R第27頁/共32頁總結(jié)：互補(bǔ)對稱功放的類型總結(jié)：互補(bǔ)對稱功放的類型 互補(bǔ)對稱功放的類型互補(bǔ)對稱功放的類型 雙電源電路雙電源電路又稱又稱OCL電路電路 （無輸出電容）無輸出電容）

17、單電源電路單電源電路又稱又稱OTL電路電路 （無輸出變壓器（無輸出變壓器）LCCoRVP22max LCCoRVP82max 第28頁/共32頁 4.4 集成功率放大器集成功率放大器 集成功率放大器集成功率放大器DG4100簡簡介：介：第29頁/共32頁集成功放集成功放DG4100的外部接線圖：的外部接線圖：第30頁/共32頁1功率放大器的特點(diǎn)：工作在大信號狀態(tài)下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功率和效率。功率放大器的特點(diǎn)：工作在大信號狀態(tài)下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功率和效率。2為了提高效率，在功率放大器中，為了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙類和甲乙類狀態(tài)下，并用互補(bǔ)對稱結(jié)構(gòu)使其基本不失真。這種功率放大器理論上的最大輸出效率可以達(dá)到常工作在乙類和甲乙類狀態(tài)下，并用互補(bǔ)對稱結(jié)構(gòu)使其基本不失