乙類互補功率放大電路ppt課件

1、5.1 概述5.2 乙類互補功率放大電路 5.3 其它類型互補功率放大電路第5章 功率放大電路1；.5.1 概述 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。為了獲得大的輸出功率，必須使 輸出信號電壓大； 輸出信號電流大； 放大電路的輸出電阻與負載匹配。 電壓放大器一般工作在甲類，三極管360導(dǎo)電，其輸出功率由功率三角形確定。甲類放大的效率不高，理論上不超過25%。2；. 功率放大電路必須考慮效率問題。為了降低靜態(tài)時的工作電流，三極管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類工作狀態(tài)。此時雖降低了靜態(tài)工作電流，但又產(chǎn)生了失真問題。如果不能解決乙類狀態(tài)下的失真問題，乙類工作狀態(tài)在功率放大電路中就不能采

2、用。推挽電路和互補對稱電路較好地解決了乙類工作狀態(tài)下的失真問題。3；. 5.2 乙類互補功率放大電路5.2.1 三極管的工作狀態(tài)5.2.2 乙類互補功率放大電路 的工作原理4；. 5.2.1 三極管的工作狀態(tài) 三極管根據(jù)導(dǎo)通時間可分為如下四個狀態(tài)，如圖17.01所示。 甲類-三極管360導(dǎo)電； 甲乙類-三極管180360導(dǎo)電 乙類-三極管180導(dǎo)電 丙類-三極管180導(dǎo)電5；.甲乙類180360導(dǎo)電乙類180導(dǎo)電 圖17.01 三極管的四種工作狀態(tài)丙類180導(dǎo)電甲類360導(dǎo)電6；.5.2.2 乙類互補功率放大 電路的工作原理（1）電路組成 乙類互補功率放大電路如圖17.02所示。它由一對NPN

3、、PNP特性相同的互補三極管組成。這種電路也稱為OCL互補功率放大電路。圖17.02 乙類互補功率放大電路及波形7；.（2）工作原理 當(dāng)輸入信號處于正半周時，且幅度遠大于三極管的開啟電壓，此時NPN型三極管導(dǎo)電，有電流通過負載RL，按圖中方向由上到下，與假設(shè)正方向相同。 當(dāng)輸入信號為負半周時，且幅度遠大于三極管的開啟電壓，此時PNP型三極管導(dǎo)電，有電流通過負 載RL，按圖中方向由下到上，與假設(shè)正方向相反。于是兩個三極管一個正半周，一個負半周輪流導(dǎo)電，在負載上將正半周和負半周合成在一起，得到一個完整的不失真波形。8；. 嚴格說，輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，三極管不導(dǎo)電。因此在正、負半

4、周交替過零處會出現(xiàn)一些非線性失真，這個失真稱為交越失真。如圖17.03所示。圖17.03 交越失真9；. 為解決交越失真，可給三極管稍稍加一點偏置，使之工作在甲乙類。此時的互補功率放大電路如圖17.04所示。 (a)利用二極管提供偏置電壓 (b)利用三極管恒壓源提供偏置 圖17.04 甲乙類互補功率放大電路10；. （3）參數(shù)計算1最大不失真輸出功率最大不失真輸出功率Pomax 設(shè)互補功率放大電路為乙類工作狀態(tài)，輸入為正弦波。忽略三極管的飽和壓降，負載上的最大不失真功率為L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP11；. 直流電源提供的功率為半個正弦波的平均

5、功率，信號越大，電流越大，電源功率也越大。直流電源功率PV的表達式推導(dǎo)如下omLomCC0LomCC0omCCCCCCV2)d(sin22)d(sin22=kVRVVttRVVttIVIVP2 2電源功率電源功率PV 即PV Vom 。當(dāng)Vom趨近VCC時，顯然PV 近似與電源電壓的平方成比例。 12；.3 3三極管的管耗三極管的管耗P PT T 電源輸入的直流功率，有一部分通過三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余的部分則消耗在三極管上，形成三極管的管耗。顯然 L2omLomCCoVT22=RVRVVPPP 將PT畫成曲線，如圖17.05所示。圖17.05 乙類互補功放電路的管耗13；. 顯然，管耗與輸

6、出幅度有關(guān)，圖17.05中畫陰影線的部分即代表管耗，PT與Vom成非線性關(guān)系，有一個最大值?？捎肞T對Vom求導(dǎo)的辦法找出這個最大值。PTmax發(fā)生在Vom=0.64VCC處，將Vom=0.64VCC代入PT表達式，可得PTmax為omaxomaxomaxL2CC2L2CCL2CCLCCCCL2omLomCCTmax4 . 04 . 08 . 0264. 0256. 22)64. 0(64. 0222=PPPRVRVRVRVVRVRVVPomaxTmax2 .0PP對一只三極管圖17.05 乙類互補功放電路的管耗14；.4 4效率效率當(dāng)Vom = VCC 時效率最大，=/4 =78.5。CCo

7、momCComomVo422VVIVVIPP15；.(4) 大功率三極管輸出特性曲線的分區(qū)大功率三極管輸出特性曲線的分區(qū) 在大功率三極管的輸出特性中，除了與普通三極管一樣分有放大區(qū)、飽和區(qū)、截止區(qū)外，從使用和安全角度還分有 過電流區(qū) 過電壓區(qū) 過損耗區(qū)它們的位置如圖17.06所示。 圖17.06 三極管的極限工作區(qū) 過電流區(qū)是由最大允許集電極電流確定的，超過此值，將明顯下降。 過電壓區(qū)由c、e間的擊穿電壓V(BR)CEO所決定。過損耗區(qū)由集電極功耗PCm所決定。16；.5.3其它類型互補功率放大電路 除了雙電源的標(biāo)準(zhǔn)互補功率放大電路外，除了雙電源的標(biāo)準(zhǔn)互補功率放大電路外，還有一些其它類型的互補

8、功率放大電路。還有一些其它類型的互補功率放大電路。 一、 單電源互補功率放大電路二、 采用復(fù)合管的互補功率放大電路三、 集成功率放大器四、 BTL互補功率放大電路五、 雙通道功率放大電路17；.一、 單電源互補功率放大電路 當(dāng)電路對稱時，輸出端的靜態(tài)電位等于VCC /2。為了使負載上僅獲得交流信號，用一個電容器串聯(lián)在負載與輸出端之間。這種功率放大電路也稱為OTL互補功率放大電路。電容器的容量由放大電路的下限頻率確定，即 CRfLL21=LL21fRC圖17.07單電源OTL 互補功率放大電路單電源互補功率放大電路如圖單電源互補功率放大電路如圖17.07所示。所示。18；. 二、 采用復(fù)合管的互

9、補功率放大電路 當(dāng)輸出功率較大時，輸出級的推動級，即末前級也應(yīng)該是一個功率放大級。此時往往采用復(fù)合管，復(fù)合管有四種形式，見圖17.08。 復(fù)合管的極性由前面的一個三極管決定。由NPN-NPN或PNP-PNP復(fù)合而成的一般稱為達林頓管。圖17.08 四種類型的復(fù)合管 19；.三、 集成功率放大器 集成功率放大器廣泛用于音響、電視和小電機的驅(qū)動方面。集成功放是在集成運算放大器的電壓互補輸出級后，加入互補功率輸出級而構(gòu)成的?；パa輸出級后，加入互補功率輸出級而構(gòu)成的。大多數(shù)集成功率放大器實際上也就是一個具有直接耦合特點的運算放大器。它的使用方法原則上與集成運算放大器相同。 集成功放使用時不能超過規(guī)定的

10、極限參數(shù)，極限參數(shù)主要有功耗和最大允許電源電壓。集成功放要加有足夠大的散熱器，保證在額定功耗下度不超過允許值。集成功放一般允許加上較高的工作電壓，但許多集成功放可以在低電壓下工作，適用于無交流供電的場合，此時集成功放電源電流較大，非線性失真也較大。20；. 四、 BTL互補功率放大電路 BTL互補功率放大電路方框圖如圖17.09所示。它是由兩路功率放大電路和反相比例電路組合而成，負載接在兩輸出端之間。兩路功率放大電路的輸入信號是反相的，所以負載一端的電位升高時，另一端則降低，因此負載上獲得的信號電壓要增加一倍。BTL放大電路輸出功率較大，負載可以不接地。圖17.09 BTL互補功放電路方框圖21；. 五、 雙通道功率