第5章 功率放大電路.

1、本章要點(diǎn)本章要點(diǎn) 功率放大電路的特點(diǎn)、要求和主要技術(shù)指標(biāo)功率放大電路的特點(diǎn)、要求和主要技術(shù)指標(biāo) 甲類、乙類和甲乙類功放電路的工作狀態(tài)和特點(diǎn)甲類、乙類和甲乙類功放電路的工作狀態(tài)和特點(diǎn) 交越失真及其解決方法交越失真及其解決方法 互補(bǔ)對稱功放電路的工作原理和分析計(jì)算方法互補(bǔ)對稱功放電路的工作原理和分析計(jì)算方法 OTL電路、電路、OCL電路和電路和BTL電路電路 集成功放電路集成功放電路LM386、TDA2030A 變壓器耦合乙類功放電路變壓器耦合乙類功放電路 新型功率器件新型功率器件VMOS和和IGBT 大功率三極管二次擊穿和安全工作區(qū)大功率三極管二次擊穿和安全工作區(qū) 功放管散熱功放管散熱 放大電路

2、的作用是將放大后的信號輸出，并驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成放大電路的作用是將放大后的信號輸出，并驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成特定的工作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常稱為電路的負(fù)載。不同的負(fù)載具有不同的特定的工作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常稱為電路的負(fù)載。不同的負(fù)載具有不同的功率，放大器要驅(qū)動負(fù)載必須輸出相應(yīng)的功率。能夠向負(fù)載提供足夠功率，放大器要驅(qū)動負(fù)載必須輸出相應(yīng)的功率。能夠向負(fù)載提供足夠輸出功率的電路稱為功率放大器，簡稱功放。輸出功率的電路稱為功率放大器，簡稱功放。 由前面的討論可知，放大電路的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)換和控制電路。由前面的討論可知，放大電路的實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)換和控制電路。從能量轉(zhuǎn)換和控制的角度來看，功率放大器和電壓放大器沒有什么本從能量

3、轉(zhuǎn)換和控制的角度來看，功率放大器和電壓放大器沒有什么本質(zhì)的區(qū)別，電壓放大器和功放電路的主要差別是所完成的任務(wù)不同。質(zhì)的區(qū)別，電壓放大器和功放電路的主要差別是所完成的任務(wù)不同。 電壓放大器的任務(wù)是放大輸入電壓；而功放電路是放大輸入功電壓放大器的任務(wù)是放大輸入電壓；而功放電路是放大輸入功率。功放電路在工作的過程中，不僅追求輸出高電壓，且要追求在電率。功放電路在工作的過程中，不僅追求輸出高電壓，且要追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。因此，功率放大電路中源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。因此，功率放大電路中包含一系列在電壓放大電路中所沒有出現(xiàn)過的特殊問題，這些問題是：包含一系列在電

4、壓放大電路中所沒有出現(xiàn)過的特殊問題，這些問題是： 為了實(shí)現(xiàn)盡量大的輸出功率，要求功放管的電壓和電流都要有足夠大的輸出幅度，為了實(shí)現(xiàn)盡量大的輸出功率，要求功放管的電壓和電流都要有足夠大的輸出幅度，因此，三極管往往工作在極限的狀態(tài)下。因此，三極管往往工作在極限的狀態(tài)下。 放大器在信號作用下向負(fù)載提供的輸出功率是由直流電源轉(zhuǎn)換來的，在轉(zhuǎn)換時(shí)，放大器在信號作用下向負(fù)載提供的輸出功率是由直流電源轉(zhuǎn)換來的，在轉(zhuǎn)換時(shí)，管子和電路中的耗能元件均要消耗功率。電壓放大電路一般信號較小，電源消耗的管子和電路中的耗能元件均要消耗功率。電壓放大電路一般信號較小，電源消耗的能量較少，可不考慮效率，主要考慮信號的有效傳輸（

5、阻抗匹配時(shí)能達(dá)到最大功率能量較少，可不考慮效率，主要考慮信號的有效傳輸（阻抗匹配時(shí)能達(dá)到最大功率傳輸）。功率放大器由于信號較大，電源消耗的能量較多，因此要考慮效率問題。傳輸）。功率放大器由于信號較大，電源消耗的能量較多，因此要考慮效率問題。電源提供的能量主要消耗在兩個(gè)方面：輸出功率和功率放大管的管耗。提高效率，電源提供的能量主要消耗在兩個(gè)方面：輸出功率和功率放大管的管耗。提高效率，就是要增大輸出功率的比例，降低管耗。降低管耗有利于功放管穩(wěn)定工作亦可較經(jīng)就是要增大輸出功率的比例，降低管耗。降低管耗有利于功放管穩(wěn)定工作亦可較經(jīng)濟(jì)的選用濟(jì)的選用PCM小的功放管。另一方面有利于降低電源的容量和成本。小

6、的功放管。另一方面有利于降低電源的容量和成本。 工作在大信號極限狀態(tài)下的三極管，不可避免的會產(chǎn)生非線性失真，且同一個(gè)工作在大信號極限狀態(tài)下的三極管，不可避免的會產(chǎn)生非線性失真，且同一個(gè)三極管，輸出功率愈大，非線性失真愈嚴(yán)重，功放管的非線性失真和輸出功率是一三極管，輸出功率愈大，非線性失真愈嚴(yán)重，功放管的非線性失真和輸出功率是一對矛盾。在不同的應(yīng)用場合處理這對矛盾的方法不相同。對矛盾。在不同的應(yīng)用場合處理這對矛盾的方法不相同。 例如，在音響系統(tǒng)中，要求在輸出功率一定時(shí)，非線性失真要盡量的??；而在例如，在音響系統(tǒng)中，要求在輸出功率一定時(shí)，非線性失真要盡量的小；而在工業(yè)控制系統(tǒng)中，通常對非線性失真不

7、要求，只要求功放的輸出功率足夠大。工業(yè)控制系統(tǒng)中，通常對非線性失真不要求，只要求功放的輸出功率足夠大。 此外，在分析方法上，功放電路也不能采用前面介紹的微變等效電路分析法，此外，在分析方法上，功放電路也不能采用前面介紹的微變等效電路分析法，而必須采用圖解分析法。而必須采用圖解分析法。 在功率放大器中，因功放管的集電極電流較大，所以，功放管的集電極將消在功率放大器中，因功放管的集電極電流較大，所以，功放管的集電極將消耗大量的功率，使功放管的集電極溫度升高。為了保護(hù)功放管不會因溫度太高而耗大量的功率，使功放管的集電極溫度升高。為了保護(hù)功放管不會因溫度太高而損壞，必須采用適當(dāng)?shù)拇胧Ψ殴苓M(jìn)行散熱。

8、損壞，必須采用適當(dāng)?shù)拇胧Ψ殴苓M(jìn)行散熱。 另外，在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，功放管往往工作在大另外，在功率放大電路中，為了輸出較大的信號功率，功放管往往工作在大電流和高電壓的情況下，功放管損壞的幾率比較大，采取措施保護(hù)功放管也是功電流和高電壓的情況下，功放管損壞的幾率比較大，采取措施保護(hù)功放管也是功放電路要考慮的問題。放電路要考慮的問題。cmcemomomomomoooIUIUIUIUP212122 最大輸出功率：最大輸出功率：Pom=UommIomm （Uomm是是Ucem中的最大值，中的最大值，Iomm是是Icm中的最大值）中的最大值） 效率：效率： （Po為輸出功率，為輸

9、出功率，PE為電源提供的功率）為電源提供的功率） EPPo最大效率：最大效率：m EPPom不便于計(jì)算，一般由專門的儀器測試而得。不便于計(jì)算，一般由專門的儀器測試而得。 功放電路的輸出功率、轉(zhuǎn)換效率和非線性失真等性能均與放大管的工作狀態(tài)有關(guān)。功放電路的輸出功率、轉(zhuǎn)換效率和非線性失真等性能均與放大管的工作狀態(tài)有關(guān)。根據(jù)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)根據(jù)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)Q在直流負(fù)載線上位置的不同，可將放大器的工作狀態(tài)分在直流負(fù)載線上位置的不同，可將放大器的工作狀態(tài)分為甲類、乙類和甲乙類三種類型。為甲類、乙類和甲乙類三種類型。 靜態(tài)工作點(diǎn)位于直流負(fù)載線中點(diǎn)的放大器稱為甲類放大器。工作在甲類狀態(tài)靜態(tài)工作點(diǎn)位于直

10、流負(fù)載線中點(diǎn)的放大器稱為甲類放大器。工作在甲類狀態(tài)下的三極管，在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)都處于導(dǎo)通的狀態(tài)，靜態(tài)工作點(diǎn)電流下的三極管，在輸入信號的整個(gè)周期內(nèi)都處于導(dǎo)通的狀態(tài)，靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ大大于信號電流于信號電流iC的幅值，靜態(tài)工作點(diǎn)電壓的幅值，靜態(tài)工作點(diǎn)電壓UCQ大于信號電壓大于信號電壓uce的幅值，如圖所示。的幅值，如圖所示。 工作在甲類狀態(tài)下的放大器，在沒有信號輸入的時(shí)候，靜態(tài)工作點(diǎn)的值為工作在甲類狀態(tài)下的放大器，在沒有信號輸入的時(shí)候，靜態(tài)工作點(diǎn)的值為ICQ和和UCEQ ，電路消耗的功率為，電路消耗的功率為ICQ 和和UCEQ 的乘積。即的乘積。即 說明甲類放大器在沒有輸入信號時(shí)，電路也

11、要消耗能量，此時(shí)電路的能量轉(zhuǎn)換效說明甲類放大器在沒有輸入信號時(shí)，電路也要消耗能量，此時(shí)電路的能量轉(zhuǎn)換效率為零。在有信號輸入時(shí)，部分直流功率轉(zhuǎn)換成信號功率輸出，信號愈大，輸出功率為零。在有信號輸入時(shí)，部分直流功率轉(zhuǎn)換成信號功率輸出，信號愈大，輸出功率愈大，電路能量轉(zhuǎn)換的效率也隨著增大。由圖率愈大，電路能量轉(zhuǎn)換的效率也隨著增大。由圖9-1-1可見，若功放管的飽和管壓減可見，若功放管的飽和管壓減可忽略，在理想的情況下，信號電流和信號電壓的最大值約等于可忽略，在理想的情況下，信號電流和信號電壓的最大值約等于ICQ和和UCEQ。根據(jù)。根據(jù)有效值和最大值的關(guān)系，可得在理想情況下，輸出信號功率的最大值為：有

12、效值和最大值的關(guān)系，可得在理想情況下，輸出信號功率的最大值為：根據(jù)效率的定義式根據(jù)效率的定義式 ，可得甲類功率放大器的最高效率為，可得甲類功率放大器的最高效率為50%50%。 因甲類放大器能量轉(zhuǎn)換的效率較低，所以甲類放大器主要用于電壓放大，在因甲類放大器能量轉(zhuǎn)換的效率較低，所以甲類放大器主要用于電壓放大，在功放電路中較少用。功放電路中較少用。 因甲類放大器在沒有輸入信號時(shí)，電路也要消耗能量，所以，甲類放大器的因甲類放大器在沒有輸入信號時(shí)，電路也要消耗能量，所以，甲類放大器的能量轉(zhuǎn)換效率較低，為了提高功率放大器的能量轉(zhuǎn)換效率，將電路的靜態(tài)工作點(diǎn)能量轉(zhuǎn)換效率較低，為了提高功率放大器的能量轉(zhuǎn)換效率，

13、將電路的靜態(tài)工作點(diǎn)移到直流負(fù)載線移到直流負(fù)載線IC為零的為零的Q點(diǎn)，工作點(diǎn)位于如圖點(diǎn)，工作點(diǎn)位于如圖9-1-2所示的所示的Q點(diǎn)的放大器稱為乙類點(diǎn)的放大器稱為乙類放大器。放大器。 乙類放大器的特點(diǎn)是，功放管只在乙類放大器的特點(diǎn)是，功放管只在信號的半個(gè)周期內(nèi)處于導(dǎo)通的狀態(tài)，電信號的半個(gè)周期內(nèi)處于導(dǎo)通的狀態(tài)，電路的靜態(tài)工作點(diǎn)路的靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ等于零。處在乙類狀等于零。處在乙類狀態(tài)下工作的放大器靜態(tài)功耗等于零，隨態(tài)下工作的放大器靜態(tài)功耗等于零，隨著信號的輸入，電源提供的功率、放大著信號的輸入，電源提供的功率、放大器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率也隨著發(fā)生變器的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率也隨著發(fā)生變化?；?。 由圖可見，

14、若功放管的飽和管壓減由圖可見，若功放管的飽和管壓減可忽略，在理想的情況下，乙類放大器可忽略，在理想的情況下，乙類放大器輸出信號的最大值為輸出信號的最大值為Vcc，輸出信號功，輸出信號功率的最大值為率的最大值為 因乙類放大器只在信號的半個(gè)周期內(nèi)有功率輸出，所以，該放大器有信號輸因乙類放大器只在信號的半個(gè)周期內(nèi)有功率輸出，所以，該放大器有信號輸 出出時(shí)，電源消耗的功率時(shí)，電源消耗的功率PE為電源電壓和半波電流為電源電壓和半波電流 的平均值的乘積，的平均值的乘積，即即由此可得，在理想的情況下，乙類放大器的能量轉(zhuǎn)換效率由此可得，在理想的情況下，乙類放大器的能量轉(zhuǎn)換效率為為 乙類放大器將靜態(tài)工作點(diǎn)取在如

15、圖乙類放大器將靜態(tài)工作點(diǎn)取在如圖9-1-2所示的所示的IC為零的為零的Q點(diǎn)上，工作在這種點(diǎn)上，工作在這種狀態(tài)下的放大器雖然效率比較高，但在信號交接的時(shí)候會產(chǎn)生交越失真。為了消狀態(tài)下的放大器雖然效率比較高，但在信號交接的時(shí)候會產(chǎn)生交越失真。為了消除交越失真，將靜態(tài)工作點(diǎn)的值取在如圖除交越失真，將靜態(tài)工作點(diǎn)的值取在如圖9-1-3所示的所示的Q點(diǎn)，具有這種工作點(diǎn)特性點(diǎn)，具有這種工作點(diǎn)特性的放大器稱為甲乙類工作狀態(tài)。的放大器稱為甲乙類工作狀態(tài)。 甲乙類放大器的特點(diǎn)是，功放管在信號半個(gè)周期以上的時(shí)間內(nèi)處于導(dǎo)甲乙類放大器的特點(diǎn)是，功放管在信號半個(gè)周期以上的時(shí)間內(nèi)處于導(dǎo)通的狀態(tài)，由于電路的靜態(tài)工作點(diǎn)通的狀態(tài)

16、，由于電路的靜態(tài)工作點(diǎn)ICQ較小，靜態(tài)功耗也較小，在理想的情較小，靜態(tài)功耗也較小，在理想的情況下，此類放大器的轉(zhuǎn)換效率接近乙類放大器。況下，此類放大器的轉(zhuǎn)換效率接近乙類放大器。 乙類和甲乙類放大器的功率轉(zhuǎn)換效率較高，但都存在著波形失真的問題，乙類和甲乙類放大器的功率轉(zhuǎn)換效率較高，但都存在著波形失真的問題，既要提高效率，又要解決波形失真的問題，是功放電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。采用工既要提高效率，又要解決波形失真的問題，是功放電路結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。采用工作在甲乙類（作在甲乙類（偏向乙類）偏向乙類）的互補(bǔ)電路即可解決這一矛盾。的互補(bǔ)電路即可解決這一矛盾。分析時(shí)仍用乙類狀分析時(shí)仍用乙類狀態(tài)的分析方法。態(tài)的分析方法。

17、由上面的分析可見，由上面的分析可見，甲類功放電路效率低的根本原因是功放管靜態(tài)電流甲類功放電路效率低的根本原因是功放管靜態(tài)電流大，乙類、甲乙類功放電路效率較高的原因是功放管靜態(tài)電流為大，乙類、甲乙類功放電路效率較高的原因是功放管靜態(tài)電流為小小。因此，因此，要提高功放電路的效率，必須減小功放管靜態(tài)電流。要提高功放電路的效率，必須減小功放管靜態(tài)電流。 工作在乙類狀態(tài)下的放大電路，雖然管耗小，效率高，但輸入信號的半工作在乙類狀態(tài)下的放大電路，雖然管耗小，效率高，但輸入信號的半個(gè)波形被削掉了，產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真現(xiàn)象。解決失真問題的方法是，用兩個(gè)工個(gè)波形被削掉了，產(chǎn)生了嚴(yán)重的失真現(xiàn)象。解決失真問題的方法是，

18、用兩個(gè)工作在乙類狀態(tài)下的放大器，分別放大輸入的正、負(fù)半周信號，同時(shí)采取措施，作在乙類狀態(tài)下的放大器，分別放大輸入的正、負(fù)半周信號，同時(shí)采取措施，使放大后的正、負(fù)半周信號能加在負(fù)載上面，在負(fù)載上獲得一個(gè)完整的波形。使放大后的正、負(fù)半周信號能加在負(fù)載上面，在負(fù)載上獲得一個(gè)完整的波形。利用這種方式工作的功放電路稱為乙類互補(bǔ)對稱電路，也稱為推挽功率放大電利用這種方式工作的功放電路稱為乙類互補(bǔ)對稱電路，也稱為推挽功率放大電路。路。 推挽功率放大電路有單電源和雙電源兩種類型。單電源的電路通常稱為推挽功率放大電路有單電源和雙電源兩種類型。單電源的電路通常稱為OTL（無輸出變壓器）功率放大器，雙電源的電路通常

19、稱為（無輸出變壓器）功率放大器，雙電源的電路通常稱為OCL（無輸出電容）功（無輸出電容）功率放大器，下面以率放大器，下面以O(shè)CL電路為例來討論功率放大器的工作原理。電路為例來討論功率放大器的工作原理。信號實(shí)施放大，在負(fù)載電阻上得到放大后的負(fù)半周輸出信號。雖然正、負(fù)半周信信號實(shí)施放大，在負(fù)載電阻上得到放大后的負(fù)半周輸出信號。雖然正、負(fù)半周信號分別是由兩個(gè)三極管放大的，但兩三極管的輸出電路都是負(fù)載電阻號分別是由兩個(gè)三極管放大的，但兩三極管的輸出電路都是負(fù)載電阻RL，輸出的，輸出的正、負(fù)半周信號將在負(fù)載電阻正、負(fù)半周信號將在負(fù)載電阻RL上合成一個(gè)完整的輸出信號，如圖上合成一個(gè)完整的輸出信號，如圖5-

20、3中的波形所中的波形所示。示。 該電路的工作原理是：當(dāng)輸入該電路的工作原理是：當(dāng)輸入信號為正半周時(shí)，三極管信號為正半周時(shí)，三極管V2因反向因反向偏置而截止，三極管偏置而截止，三極管V1因正向偏置因正向偏置而導(dǎo)通，三極管而導(dǎo)通，三極管V1對輸入的正半周對輸入的正半周信號實(shí)施放大，在負(fù)載電阻上得到信號實(shí)施放大，在負(fù)載電阻上得到放大后的正半周輸出信號。當(dāng)輸入放大后的正半周輸出信號。當(dāng)輸入信號為負(fù)半周時(shí)，三極管信號為負(fù)半周時(shí)，三極管V1因反向因反向偏置而截止，三極管偏置而截止，三極管V2因正向偏置因正向偏置而導(dǎo)通，三極管而導(dǎo)通，三極管 V2 對輸入的負(fù)半周對輸入的負(fù)半周 互補(bǔ)電路為了使合成后的波形不產(chǎn)

21、生失真，要求兩個(gè)不同類型三極管的參數(shù)互補(bǔ)電路為了使合成后的波形不產(chǎn)生失真，要求兩個(gè)不同類型三極管的參數(shù)要對稱。要對稱。主要特點(diǎn)：輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。主要特點(diǎn)：輸出電阻小，帶負(fù)載能力強(qiáng)。 互補(bǔ)對稱功放電路組成如圖互補(bǔ)對稱功放電路組成如圖5-3所示。所示。 由圖可見，電路有兩個(gè)供電由圖可見，電路有兩個(gè)供電電源，且采用電源，且采用NPN和和PNP(互補(bǔ)互補(bǔ))組組成的共集電極對稱電路來實(shí)現(xiàn)對正、成的共集電極對稱電路來實(shí)現(xiàn)對正、負(fù) 半 周 輸 入 信 號 的 放 大 。 靜 態(tài)負(fù) 半 周 輸 入 信 號 的 放 大 。 靜 態(tài)時(shí)時(shí) 。0 AUAV1V2 工作在乙類狀態(tài)下的放大電路，因發(fā)射工作在乙類

22、狀態(tài)下的放大電路，因發(fā)射結(jié)結(jié)“死區(qū)死區(qū)”電壓的存在，在輸入信號的絕對電壓的存在，在輸入信號的絕對值小于值小于“死區(qū)死區(qū)”電壓時(shí)，因兩個(gè)三極管均不電壓時(shí)，因兩個(gè)三極管均不導(dǎo)電，輸出信號電壓為零，產(chǎn)生信號交接的導(dǎo)電，輸出信號電壓為零，產(chǎn)生信號交接的失真，這種失真稱為交越失真，如圖所示。失真，這種失真稱為交越失真，如圖所示。 消除交越失真的方法是：讓兩個(gè)消除交越失真的方法是：讓兩個(gè)三極管工作在甲乙類的狀態(tài)下。三極管工作在甲乙類的狀態(tài)下。處在甲乙類狀態(tài)下工作的三極管，處在甲乙類狀態(tài)下工作的三極管，其靜態(tài)工作點(diǎn)的正向偏置電壓很其靜態(tài)工作點(diǎn)的正向偏置電壓很小，兩個(gè)管子在靜態(tài)時(shí)處在微導(dǎo)小，兩個(gè)管子在靜態(tài)時(shí)處

23、在微導(dǎo)通的狀態(tài)，當(dāng)輸入信號輸入時(shí)，通的狀態(tài)，當(dāng)輸入信號輸入時(shí)，管子即進(jìn)入放大區(qū)對輸入信號進(jìn)管子即進(jìn)入放大區(qū)對輸入信號進(jìn)行放大。處在甲乙類狀態(tài)下工作行放大。處在甲乙類狀態(tài)下工作的互補(bǔ)功放電路如圖所示。的互補(bǔ)功放電路如圖所示。 圖中的電阻圖中的電阻R1和和R2，二極管，二極管D1和和D2分別組成三極管分別組成三極管T1和和T2的偏置電的偏置電路，用來消除交越失真。路，用來消除交越失真。V1V2L2cmL2omcmomoRI21RU21IU21P 其中，其中，Uom=VCC- -UCES，若忽略功放管飽和降壓，若忽略功放管飽和降壓UCES，UomVCC，則：則： L2CCRV21效率效率 EoPP/

24、IV22/IUcmcmomCCCCVU4om最大效率：最大效率：m 78.5% EomPPCCVU4om4CComV2UL2CC2RV122 PCM0.2Pom。 U(BR)CEO2VCC。 ICM 。 LCCRV)4()212(21)(2121OmCCLOmCmOmCmCCOEVVUVRUIUIVPPPP例：例：5-1 P.160.單電源無輸出變壓器互補(bǔ)對稱功放電路。單電源無輸出變壓器互補(bǔ)對稱功放電路。 提供提供V1V2靜態(tài)偏壓；靜態(tài)偏壓； 交流信號耦合；交流信號耦合； 具有溫度補(bǔ)償作用；具有溫度補(bǔ)償作用； 輸出信號耦合隔直輸出信號耦合隔直 起到起到VCC /2等效電源的作用；等效電源的作用

25、； C2取值：取值：(35) ，其中，其中f L為功放電路輸出信號的下限頻率。為功放電路輸出信號的下限頻率。 LLR21 f 按乙類互補(bǔ)對稱功放電路，但必須用按乙類互補(bǔ)對稱功放電路，但必須用VCC /2代替各代替各式中的式中的VCC。 中點(diǎn)電壓中點(diǎn)電壓UA可調(diào)可調(diào)R1，功放管電流可調(diào)，功放管電流可調(diào)R4，但兩者互，但兩者互有牽連，反復(fù)調(diào)節(jié)有牽連，反復(fù)調(diào)節(jié)23次，可滿足要求。次，可滿足要求。 雙電源無輸出電容互補(bǔ)對稱電路。雙電源無輸出電容互補(bǔ)對稱電路。 在電源電壓相在電源電壓相同情況下，輸出功同情況下，輸出功率增大到率增大到OTL、OCL輸出功率的輸出功率的4倍。倍。 1212omomomomu

26、uuu最大輸出電壓最大輸出電壓: :輸出功率輸出功率: :LomLomLomORURURUP242)2(221212（1）LM386管腳圖及內(nèi)部電路管腳圖及內(nèi)部電路 LM386是一種音頻集成功放，具有功耗小，電壓增益可調(diào)節(jié)，電源電是一種音頻集成功放，具有功耗小，電壓增益可調(diào)節(jié)，電源電壓范圍大，外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收壓范圍大，外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)和收音機(jī)之中。音機(jī)之中。 1、LM386及其應(yīng)用電路及其應(yīng)用電路5-8內(nèi)部電路：內(nèi)部電路： 內(nèi)部電路如上圖所示，由輸入級、中間級和輸出級等組成。輸內(nèi)部電路如上圖所示，由輸入級、中間級和輸出級等組成

27、。輸入級有入級有V2、V4組成雙端輸入單端輸出差分電路；組成雙端輸入單端輸出差分電路；V3、V5是其恒流源負(fù)是其恒流源負(fù)載；載；V1、V6是射級跟隨器，高是射級跟隨器，高 Ri；V7 V12為功率放大電路；為功率放大電路；V7 為為驅(qū)動級驅(qū)動級(I0 為恒流源負(fù)載為恒流源負(fù)載)；V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真 ；V8、V10 構(gòu)構(gòu)成成 PNP 準(zhǔn)互補(bǔ)對稱準(zhǔn)互補(bǔ)對稱 ；1、 8 開強(qiáng)路時(shí)，負(fù)反饋?zhàn)顝?qiáng)開強(qiáng)路時(shí)，負(fù)反饋?zhàn)顝?qiáng)，整個(gè)電路的整個(gè)電路的電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)Au = 20 ，若在，若在1、 8 間外接旁路電容，以短路間外接旁路電容，以短路R5兩兩 端的端的交流壓降，可使電

28、壓放大倍數(shù)提高到交流壓降，可使電壓放大倍數(shù)提高到200；調(diào)整；調(diào)整RP（典型應(yīng)用電路（典型應(yīng)用電路圖），可使集成功放電壓放大倍數(shù)在圖），可使集成功放電壓放大倍數(shù)在20200之間變化；管腳之間變化；管腳7與地之與地之間外接電解電容間外接電解電容C5（典型應(yīng)用電路圖），（典型應(yīng)用電路圖），C5可與可與R2組成直流電源去耦組成直流電源去耦電路。電路。 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 10 .047 F+VCC6輸出電容輸出電容( (OTL) )改善頻率響應(yīng)改善頻率響應(yīng)調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)（2）典型應(yīng)用電路）典

29、型應(yīng)用電路 5腳外接電容腳外接電容C3為功放輸出電容，構(gòu)成為功放輸出電容，構(gòu)成OTL電路；電路；R1、C4是功率補(bǔ)償電是功率補(bǔ)償電路，以抵消揚(yáng)聲器音圈電路，以抵消揚(yáng)聲器音圈電 感在高頻時(shí)產(chǎn)生的不良影響，改善功率放大電路感在高頻時(shí)產(chǎn)生的不良影響，改善功率放大電路的高頻特性和防止高頻自激。輸入信號的高頻特性和防止高頻自激。輸入信號ui由由C1接同相輸入端接同相輸入端3腳，反相輸入腳，反相輸入端端2腳接地，故構(gòu)成單端輸入方式。腳接地，故構(gòu)成單端輸入方式。 (c) 2、TDA2030A及其應(yīng)用電路及其應(yīng)用電路 TDA2030A音頻集成功率放大器簡介音頻集成功率放大器簡介 TDA2030A是目前使用較為

30、廣泛的一種集成功率放大器, 與其它功放相比, 它的引腳和外部元件都較少TDA2030A的電器性能穩(wěn)定, 并在內(nèi)部集成了過載和熱切斷保護(hù)電路, 能適應(yīng)長時(shí)間連續(xù)工作, 由于其金屬外殼與負(fù)電源引腳相連, 因而在單電源使用時(shí), 金屬外殼可直接固定在散熱片上并與地線（金屬機(jī)箱）相接, 無需絕緣, 使用很方便。 TDA2030A的內(nèi)部電路如圖 5-10 所示(其中VD為二極管)。 TDA2030A使用于收錄機(jī)和有源音箱中, 作音頻功率放大器, 也可作其它電子設(shè)備中的功率放大。 因其內(nèi)部采用的是直接耦合, 亦可以作直流放大。 主要性能參數(shù)如下: 電源電壓 UCC318 V輸出峰值電流 3.5 A輸入電阻

31、0.5 M靜態(tài)電流 60 mA（測試條件: UCC =18 V）電壓增益 30 dB頻響B(tài)W 0140 kHz在電源為15 V、 RL=4 時(shí), 輸出功率為14 W。 外引腳的排列如圖59所示。 12345TDA2030A圖5-9短路和過熱保護(hù)V9V10R6R5短路和過熱保護(hù)R7R8V12V13V11VD7VD3VD4VD5輸出級偏置電壓V7V17V16R4R3V15VD6V8VD2V14VD1VZV2V4V1R1R2中間放大級有源負(fù)載準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級中間放大級恒流源偏置電路差動輸入級V5123 UCC4 UCC5V3V6圖5-10 TDA2030A集成功放的內(nèi)部電路 TDA2030A 集成功放的

32、典型應(yīng)用集成功放的典型應(yīng)用 1） 雙電源（OCL）應(yīng)用電路 圖 5-11 電路是雙電源時(shí)TDA2030A的典型應(yīng)用電路。 輸入信號ui由同相端輸入, R1、 R2、 C2構(gòu)成交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋, 因此, 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)為 33121RRAuf為了保持兩輸入端直流電阻平衡, 使輸入級偏置電流相等, 選擇R3=R1。 V1、 V2起保護(hù)作用, 用來泄放RL產(chǎn)生的感生電壓, 將輸出端的最大電壓鉗位在（UCC+0.7 V）和（-UCC -0.7 V）上。C3、C4為去耦電容, 用于減少電源內(nèi)阻對交流信號的影響。 C1、 C2為耦合電容。 TDA2030AR322 kC1ui22 F15C3100 p

33、F UCCV1IN4001432R122 kR2680 C222 FC4100 pF UCCV2IN4001RL8 uo圖 5-11 由TDA2030A構(gòu)成的OCL電路 2） 單電源（OTL）應(yīng)用電路 對僅有一組電源的中、小型錄音機(jī)的音響系統(tǒng), 可采用單電源連接方式, 如圖530所示。 由于采用單電源供電, 故同相輸入端用阻值相同的R1、 R2組成分壓電路, 使K點(diǎn)電位為UCC/2,經(jīng)R3加至同相輸入端。 在靜態(tài)時(shí), 同相輸入端、 反向輸入端和輸出端皆為UCC/2。 其它元件作用與雙電源電路相同。 TDA2030AR3C3ui22 F15C2 UCCV1IN4001432R4150 kR54.

34、7 kC522 FV2IN4001RL8 0.1 FC1100 FR1100 kR2100 k22 FC4C72200 FKuo 圖 512 由TDA2030A構(gòu)成的單電源功放電路 3）BTL應(yīng)用電路應(yīng)用電路 圖 513 TDA2030A BTL 功放電路 SHM1150型雙極晶體管與MOS管混合的音頻集成功率放大器 集成化是功率放大器的發(fā)展必然，目前集成功率放大器大都工作在音頻段。集成功率放大器的型號很多，在此僅舉例說明之。 圖5314(a)給出集成音頻功率放大器SHM1150型的內(nèi)部簡化電路圖。這是一個(gè)由雙極型晶體管和V M O S 組 成 的 功 率 放 大 器 ， 允 許 電 源 電 壓 為12V50V，電路最大輸出功率可達(dá)150W，使用十分方便，其外部接線如圖531(b)所示。 3、 集成功放電路外圍元件連接的一般規(guī)律集成功放電路外圍元件連接的一般規(guī)律 P.167.SHM1150RLUCCUEE610831+-ui(b)1V1V2ui3R1I1R2e1e2(a)c1R6R7R8V4R4R10CR9V5V6I2R12R11R13V8V7V10V9UCC68uoUEE10c2uo圖514 SHM