电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 第9章 功率放大电路教学目标与要求l 了解功率放大电路的特点。 l 掌握对功率放大电路与电压放大电路的基本要求 ；了解功率放大电路的甲类、乙类和甲乙类三种工作状态的特点。 l 掌握OTL和OCL功率放大电路的工作原理。 电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 9.1 功率放大电路的特点1. 功率放大电路要有尽可能大的输出功率 在电路参数一定时，负载上可能获得的最大的交在电路参数一定时，负载上可能获得的最大的交 流功率称为最大输出功率，用流功率称为最大输出功率，用P Pomom表示。表示。要使Po大P Po oU Uo oI Io oUo、Io均应大2. 功率放大电路要有尽可能高的效率 功率放大电路的输出功率与电源所提供的直流功功率放大电路的输出功率与电源所提供的直流功 率之比称为转换效率，即率之比称为转换效率，即平均功率或平均功率或 直流功率直流功率电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 3. 功率放大电路的功放管要接近于极限运用状态 晶体管的极限参数晶体管的极限参数I ICMCM U U(BR)CEO(BR)CEO P PCMCM要求：iCICM要求：uCEU(BR)CEO要求：pCPCMU(BR)CEOICMuCEiCO等功耗线 PCM=uCEiC安全工作区电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术4. 不能采用微变等效电路法对功率放大电路进行分析 9.2 变压器耦合功率放大电路基本的共射放大电路 如图所示 当RL很小时，Uo很小； 当RL很大时，Io很小。+VCCRBRCC1C2VT+ui+uo+ RLio当RL很小和很大时 ，Po均不大。RC消耗功率不高电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术设想：存在某个合适的RL，使Po最大。变压器耦合单管功放最佳匹配+VCC RB C1 VT+ui+RLN1N2+VCCRBRCC1C2VT+ui+uo+ RLio电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 9.2.1 变压器耦合单管功率放大电路 uCEVCCUCESOQ直流负载线ICQiCIBIBQIB2IBQ1. 静态分析若不计一次绕组的电 阻，则有 uCE=VCC直流负载线和静态工作 点Q如图所示。若不计基极回路的损耗， 则静态时电源所提供的直 流功率为全被管子（主要是集电结）损耗+VCC RB C1 VT+ui+RLN1N2电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术2. 动态分析过Q点作交流负 载线，如图所示。若不计UCES，则 Q点为交流负载线 AB的中点。最大输出功率QBD的面积tOuCEiCICQO2ICQtuCEVCCUCESOQ直流负载线交流负载线ICQiC ABIBIBQIB2IBQD电源提供的功率P PV V= =V VCCCCI IAVAV V VCCCCI ICQCQ电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 电路的理想效率特别提示l 对单管功放而言，输入信号越小，管子损耗越大 ，效率越低。 甲类状态：导通角为360。缺点 低。低。改进办法： 静态时，使晶体管截止（PV=0）如图所示乙类状态：导通角为180。电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术iCOttOuCEuCEOQiCUCES*9.2.2 变压器耦合 乙类推挽功率放 大电路 可以得出，乙类 功放的理想效率为 /4（即78.5%）。 OuitAOBuAO OOuBOVCCiC2iC1tVT1VT2t-+uiT1+uoRLOuot-T2tOiC1tOiC2（1）电路组成（2）工作原理电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术说明说明 “推挽”工作方式：同类型两只晶体管在电路中交替导通的方式。 功率放大电路的分类在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据 晶体管在信号整个周期内导通情况分类甲类( =2)tiCO Icm2ICQtiCO Icm 2ICQ乙类( =)tiCO IcmICQ2 甲乙类( 2)丙类：导通角小于。 丁类：功放管工作在开关状态，管子仅在饱和导通时消耗功率。集电极电流iC 将严重失真。电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 缺点：变压器笨重、体积大、效率低、不便于集成化 ，且低频和高频特性差等。 9.3 互补对称功率放大电路 9.3.1 OTL电路 1. 电路组成2. 工作原理 设设晶体管的死区电压为晶体管的死区电压为0 0（1）静态时（2）动态时 ui为正半周：V VT T1 1导通，导通，VTVT2 2截止截止 uouiui为负半周： VTVT1 1截止，截止，VTVT2 2导通导通uoui基极电位和发射极电位均为基极电位和发射极电位均为V VCCCC/2/2RLuiVT1VT2Cuo+-+-+VCC要求：C越大越好，但C 又不能过大（电解电容）电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术iCOttOuCEuCEOQiCUCES3. 最大输出功率静态工作点Q的坐标为（ VCC/2，0）。输出电压uo不 失真时的最大值为 VCC/2-UCES1最大不失真输出电压为最大输出功率为RLuiVT1VT2CuO+-+-+VCC电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 9.3.2 OCL电路 1. 电路组成2. 工作原理 设设晶体管的死区电压为晶体管的死区电压为0 0（1）静态时（2）动态时VTVT1 1导通，导通，VTVT2 2截止截止 uoui ui为负半周： VTVT1 1截止，截止，VTVT2 2导通导通 uoui基极电位和发射极电位均为基极电位和发射极电位均为0 0ui为正半周：+-ui-uo+VCCVT1VT2RL+iC1iC2 -VCC电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术iCOttOuCEuCEOQiCUCES3. 最大输出功率静态工作点Q的坐标为（ VCC，0）。输出电压uo不失 真时的最大值为VCC-UCES1最大不失真输出电压为最大输出功率为+-ui-uo+VCCVT1VT2RL+iC1iC2 -VCC电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术OCL电路存在的问题：交越失真t交越失真 OuotOiB1iB1uBE1ube1tOuiO设置合适的静态工作点。如何消除交越失真？电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术4. 消除交越失真的OCL电路消除交越失真的OCL电路+VCCB2B1CR2VT2iE1R1iC1iC2-uoVT1RL+- ui-VCC+ER3VD1VD2iLiE21）电路组成 管子的工作状态：甲乙类。 2）工作原理 （1）静态分析 IL=IE1-IE2=0uo=0 （2）动态分析由于VD1、VD2的动态 电阻和R2均很小，故B1 和B2的动态点位近似相 等。电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术4. 消除交越失真的OTL电路OtuiOtuoiC2iC1R2RLR1R3VD1VD2T1T2+VCCAC1+uo+CL+特别提示l OCL和OTL电路均属于互补对称电路 ，但OTL电路有输出电容，而OCL电路无输出电容；OCL电路采用双电源供电，而OTL电路采用单电源供电（输出电容相当于电源）。 电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术在输出功率较大时常采用复合管复合管的构成 方式 1iC1= 1 iB1 iC2=2 iB2 = 2 (1+1 ) iB1 iC= iC1+ iC2 =1+2 (1+1 ) iB1 1 2 iB1 iB2= iE1=(1+1 ) iB1iB= iB1iEiE2CEiC2iCBiBiB1iE1iB2iC1VT1VT2BCEiBiCiEVT结论复合管电流放大系数 近似等于两晶体管电流 放大系数之积。电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术复合管的类型与推动管的类型相同。方式方式2 2EBCVTVT1 1PNPPNPVT2 NPNiBiCiEBCEibiCiEPNP结论电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术【例9-1】在如图9.9（a）所示电路中，已知VCC 12V，RL5，功放管的饱和管压降UCES2V。试 求：（1）负载可能获得的最大输出功率Pom。（2）若输入正弦电压的有效值约为6V，则负载 实际获得的功率为多少？ 【解】（1）负载可能获得的最大输出功率 （2）因电路采用射极输出形式，故有负载实际获得的功率电路及模拟电子技术电路及模拟电子技术 9.4 集成功率放大电路及其应用实例 1. LM386组成RL 810FC5 0.047F+12VC6C7220FR21050.1FC3+810F10FC1R P 10kui 音频 信号+234-C4 16+7+LM386+C210kR12200pF旁路电容 ：消振相位补偿、消振和改善高频 特性等去耦：滤 交流低通滤波2. 实例分析交流短路 ， 使Au=200（最大）