《模擬電子技術(shù)》課件

完整版ppt1《模擬電子技術(shù)》主講：王彥武漢鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院二00六年五月完整版ppt2

第7章低頻功率放大電路

本章主要內(nèi)容:7.1低頻功率放大電路概述7.2互補對稱功率放大電路7.3集成功率放大電路7.4功率管的安全使用與保護完整版ppt37.1低頻功率放大電路概述概述:功率放大電路與電壓放大電路都是利用放大器件的控制作用,把直流電源的能量轉(zhuǎn)化為按輸入信號規(guī)律變化的交變能量輸出給負(fù)載.但功率放大電路輸入信號幅度較大,它的主要任務(wù)是使負(fù)載得到盡可能不失真信號功率。

完整版ppt47.1低頻功率放大電路概述

7.1.1功率放大電路的特點7.1.2功率放大電路的基本要求7.1.3分類完整版ppt57.1.1功率放大電路的特點

特點:1.由于功率放大電路的主要任務(wù)是向負(fù)載提供一定的功率,因而輸出電壓和電流的幅度足夠大.2.由于要求輸出信號幅度大,通常使三極管工作在極限應(yīng)用狀態(tài),即三極管工作在接近飽和區(qū)與截止區(qū)的工作狀態(tài),因此輸出信號存在一定程度的失真.

完整版ppt67.1.1功率放大電路的特點

3.功率放大電路在輸出功率的同時,三極管消耗的能量也較大,因此三極管的管耗不能忽視。4.由于功率放大電路工作在大信號運用狀態(tài),一般采用圖解法分析近似估算。

完整版ppt77.1.2功率放大電路基本要求

功率放大電路通常是在大信號狀態(tài)下工作，是以輸出較大功率為目的的放大電路?；疽?（1）輸出功率足夠大；（2）效率要高；（3）非線性失真要??；（4）散熱條件要好。完整版ppt87.1.3分類

分類:根據(jù)放大電路中三極管靜態(tài)工作點設(shè)置的不同，可以分成甲類、乙類和甲乙類3種。一、甲類放大器該電路的Q點設(shè)置在放大區(qū)的中間.優(yōu)點是:三極管在輸入信號的整個周期內(nèi)都導(dǎo)通，輸出信號的失真較小。缺點是:三極管有較大的靜態(tài)電流ICQ，管耗PC大，電路的輸出功率和效率均較低，最高轉(zhuǎn)換效率只能達到50%。完整版ppt97.1.3分類

二、乙類放大器該電路的Q點設(shè)置在截止區(qū).優(yōu)點是:三極管僅在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通。這時，三極管的靜態(tài)電流ICQ=0，管耗PC小，能量轉(zhuǎn)換效率高，最高可達到78%。缺點是:只能對半個周期的輸入信號進行放大，非線性失真大。完整版ppt107.1.3分類

三、甲乙類放大器該電路的Q點設(shè)置在放大區(qū)靠近截止區(qū)處.優(yōu)點是:靜態(tài)時三極管處于微導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的導(dǎo)通時間大于信號的半個周期而小于信號的一個周期，這樣可以有效地克服放大電路的失真問題，而且能量轉(zhuǎn)換效率也較高。。完整版ppt117.2互補對稱功率放大電路

概述:采用兩個導(dǎo)電特性相反的管子（NPN和PNP）,讓一個管子在信號的正半周導(dǎo)通,另一個管子在信號的負(fù)半周導(dǎo)通,即兩個管子在信號周期內(nèi)交替工作,各自產(chǎn)生半個周期的信號波形,在負(fù)載上合成一個完整的信號波形.這種功放電路就是互補對稱的推挽功率放大電路。完整版ppt127.2互補對稱功率放大電路

7.2.1乙類互補OCL功率放大電路7.2.2甲乙類互補對稱OCL功率放大器7.2.3甲乙類互補對稱OTL功率放大器完整版ppt137.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路一.電路組成NPN和PNP管互補,采用雙電源供電完整版ppt147.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路二.工作原理當(dāng)輸入信號處于正半周時,T1管導(dǎo)電,有電流通過負(fù)載RL,方向由上到下,與假設(shè)方向相同。完整版ppt157.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路二.工作原理當(dāng)輸入信號為負(fù)半周時,T2管導(dǎo)電,有電流通過負(fù)載RL,方向由下到上,與假設(shè)正方向相反。完整版ppt167.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路三.信號波形圖解電路在有信號時,VT1和VT2輪流導(dǎo)電,交替工作,使流過負(fù)載RL的電流為一完整的正弦信號。由于兩個不同極性的管子互補對方的不足,工作性能對稱,所以這種電路通常稱為互補對稱式功率放大電路.完整版ppt177.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路

四.主要性能指標(biāo)分析

1.輸出功率Po:

最大輸出功率:完整版ppt182.直流電源提供的功率PE

PE=PE1+PE2=

提供的最大功率7.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路

完整版ppt193.效率η

理想情況下的最高效率:

7.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路

完整版ppt204.集電極的損耗功率Pc

最大損耗功率

7.2.1乙類互補對稱OCL

功率放大電路

完整版ppt217.2.2甲乙類互補對稱OCL

功率放大電路

一.乙類功放的交越失真輸入信號很小時,達不到三極管的開啟電壓,三極管不導(dǎo)電。因此在正、負(fù)半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。完整版ppt227.2.2甲乙類互補對稱OCL

功率放大電路

二.克服交越失真的實際應(yīng)用電路

1.利用二極管進行偏置的甲乙類互補對稱功放電路完整版ppt237.2.2甲乙類互補對稱OCL

功率放大電路

二.克服交越失真的實際應(yīng)用電路

2.利用三極管恒壓源進行偏置的甲乙類互補對稱功放電路完整版ppt247.2.3甲乙類互補對稱OTL

功率放大器一.概述雙電源互補對稱功率放大電路具有低頻響應(yīng)好、輸出功率大、便于集成優(yōu)點，但需要雙電源供電，使用起來會感到不便。如果采用單電源供電，只需在兩個管子的發(fā)射極與負(fù)載之間接入一個大容量的耦合電容C即可。這種電路通常又稱為無輸出變壓器的功率放大電路，簡稱:OTL（OutputTransformerLess）功率放大電路完整版ppt25二.電路組成及原理當(dāng)電路對稱時，輸出端的靜態(tài)電位等于VCC/2。為了使負(fù)載上僅獲得交流信號，用一個電容器C串聯(lián)在RL與輸出端之間。(電容器的容量由放大電路的下限頻率決定)7.2.3甲乙類互補對稱OTL

功率放大器完整版ppt267.2.3甲乙類互補對稱OTL

功率放大器圖中,該電容C除起隔直流通交流的耦合作用外,還作為V3管的工作電源。R1構(gòu)成VT1管的偏置電路,保證VT1管工作在甲類放大狀態(tài).R1的上端接向輸出端的K點,交直流負(fù)反饋,負(fù)反饋的引入穩(wěn)定了靜態(tài)工作點VK,同時改善了功放電路的交流性能指標(biāo)。完整版ppt27三.性能指標(biāo)估算

7.2.3甲乙類互補對稱OTL

功率放大器完整版ppt28圖中:1.最大輸出功率Pomax2.電源提供的最大功率PEmax7.2.3甲乙類互補對稱OTL

功率放大器完整版ppt293.效率η4.集電極的損耗功率Pc7.2.3甲乙類互補對稱OTL

功率放大器完整版ppt30四.功率管元件參數(shù)的選擇

PCM≥0.2Pomax

U（BR）CEO≥VCC

7.2.3甲乙類互補對稱OTL

功率放大器完整版ppt317.3集成功率放大電路

特點:集成功率放大電路具有輸出功率大、外圍連接元件少、使用方便等優(yōu)點,目前使用越來越廣泛。它的產(chǎn)品種類很多,通?？梢苑譃橥ㄓ眯秃蛯Ｓ眯蛢纱箢?。通用型是指可以用于多種場合的電路,專用型是指用于某種特定場合。完整版ppt327.3集成功率放大電路

7.3.1內(nèi)部電路簡介7.3.2集成功放的應(yīng)用電路完整版ppt337.3.1內(nèi)部電路簡介

一.LM386的外形1,8腳是電壓增益設(shè)定端；2腳是反向輸入端；3腳是同相輸入端；4腳是接地端；5腳是輸出端；6腳是電源端；7腳外接旁路電容端,用于消除電路可能產(chǎn)生的自激振蕩,一般接10μF電容。完整版ppt347.3.1內(nèi)部電路簡介

二.內(nèi)部電路及工作原理完整版ppt357.3.2集成功放的應(yīng)用電路

一、LM386組成的OTL功放電路W1調(diào)增益，R8、C3與相位補償，防自激；C2為電源退耦電容；C4為輸出耦合電容；W2控制輸入信號的大小。C1.C2可10μF。完整版ppt367.3.2集成功放的應(yīng)用電路

二、LM386組成的BTL音頻功放LM386(1)接成同相放大,LM386(2)接成反相放大。負(fù)載上的電壓為單個OTL驅(qū)動時輸出電壓信號的兩倍,從而使最大輸出功率增大到單個OTL驅(qū)動的4倍。完整版ppt377.4功率管的安全使用與保護

7.4.1功率管的二次擊穿問題7.4.2功率管的散熱問題7.4.3功率管的保護措施完整版ppt387.4.1功率管的二次擊穿問題

擊穿現(xiàn)象對于晶體三極管而言有兩種:一次擊穿和二次擊穿。在介紹晶體三極管的極限參數(shù)時討論的擊穿電壓是一次擊穿。如果一次擊穿出現(xiàn)后，集電極電壓繼續(xù)升高，同時又不限制擊穿后的集電極電流iC，則iC在超過某一數(shù)值后，uCE的電壓會突然減小，而iC卻會急劇增加，直至受到外電路限制為止，這種現(xiàn)象稱之為二次擊穿。一般說來只要進入二次擊穿區(qū)，晶體管會在很短的時間內(nèi)損壞，而這種損壞是不能再恢復(fù)的，二次擊穿不具有可逆性。完整版ppt397.4.2功率管的散熱問題

功率管在工作時,集電結(jié)總是處于反向偏置狀態(tài),所以管子的耗散功率絕大部分集中在集電結(jié)上,結(jié)溫因此而迅速升高,引起整個管子的溫度升高,當(dāng)升高到一定程度,就會致使輸出功率下降,嚴(yán)重時將使管子燒毀。散熱條件越好,對應(yīng)于相同結(jié)溫所允許的管耗就越大,輸出功率也就越大,PCM值與管子的散熱條件有關(guān)。因為當(dāng)散熱條件好,環(huán)境溫度低時,集電極功耗產(chǎn)生的熱量會很快散發(fā)出去,結(jié)溫升高就會小一些,允許的功耗PCM值就可以大些。完整版ppt407.4.3功率管的保護措施

一．過熱保護過熱是指管子產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)出去，致使管子溫度過高，對管子造成損害，甚至燒毀管子。實施過熱保護的常見采用的措施有:在滿足所需輸出功率的前提下，盡量采用低電源電壓；另外，還可加散熱裝置，改善散熱外部環(huán)境，提高集電結(jié)的允許功耗PCM。完整版ppt417.4.3功率管的保護措施

二.過壓和過流保護過壓、過流是指晶體管的電壓、電流超過規(guī)定的允許值而造成管子的性能下降或損壞。為了保證功率管的正常運行，可采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo措施。例如，為了防止由于感性負(fù)載而使管子產(chǎn)生過壓或過流，可在負(fù)載兩端并聯(lián)二極管和電容（或二極管），以抵消感性負(fù)載的不利影響.完整版ppt427.5本章小結(jié)

1.電壓放大電路要求有大的電壓放大倍數(shù),而功率放大電路要求輸出足夠大的不失真功率。功率放大電路是在大信號下工作,為了獲得最大的不失真的輸出功率,功率管一般工作在盡限運用狀態(tài),通常采用圖解法進行分析。研究的重點是如何在允許的失真情況下,盡可能提高輸出功率和效率