第七章 功率放大电路例： 扩音系统执行机构功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪 表指针偏转等。 功 率 放 大电 压 放 大信 号 提 取7.1 功率放大电路放大器方框图如下：负载 (换能器)前 置放大器功 率放大器 信号源一、功率放大电路的特点由电压放大电路组成， 其主要任务是不失真地 提高输入信号电压的幅 度，以驱动后面的功率 放大电路。其任务是在保证信号失真 在允许范围内的前提下， 尽可能地提高输出功率， 以驱动输出负载（换能器 ）。(2)功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的 极限值: ICM 、U(BR)CEO 、 PCM 。 ICMPCMU(BR)CEOicuce(1) 输出功率Po尽可能大(3) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。(4) 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管 及线路上的损失。即注意提高电路的效率()。Po : 负载上得到的交流信号功率。PV ： 电源提供的直流功率。(5)功放管散热和保护问题(6)在分析方法上，通常采用图解法。综上所述，对功率放大电路的要求是：v 在保证晶体管安全工作的条件下和允许失真的范围内，充分发挥其潜力，输出尽量允许大的功率，同时还要减小管子的损耗，以提高其效率。二、功率放大电路提高效率的主要途径甲类放大输入信号 的整个周期内均有电流 流过管子即管子在一周 内都导通。甲乙类放大管子在 一个周期内有半个周期 以上导通。乙类放大管子在一 个周期内只有半个周期 导通。v乙类放大（c），效率最高；v甲乙类放大（b），效率其次；v甲类放大（a）， 效率最低。例：如图所示的射极跟随器处于甲 类工作状态，设VCC=6V，RL=8， 三极管的=40，ICEO、UCES忽略不计。试求在充分激励下，该电路的最大不失真输出功率和效率。 解：当静态工作点Q平分交流负载 线时，该电路在充分激励下有最 大的不失真输出电压，此时电路 的输出功率也为最大。 C1uiuoRB T+VCC+-RL（1）静态 静态工作点UCEQ=VCC/2=6/2=3(V)ICQ=(VCCUCEQ)/RL=3/8=0.375(A) 电源供给功率PVQ=VCCICQ=60.375=2.25(W)三极管消耗功率PTQ=UCEQICQ=30.375=1.125(W)负载RL上消耗的直流功率PRQ=ICQ2RL=0.37528=1.125(W)C1uiuoRB T+VCC+-RL 在充分激励下，UcemVCC/2， Icm=Ucem/RLVCC/2RL，由此得：a. 交流输出功率(即为QED的面积)（2）动态C1uiuoRB T+VCC+-RLb. 管子消耗功率(即为AQD的面积)C1uiuoRB T+VCC+-RLc. 电源供给功率(即为矩形ABCD的面积)d. 效率C1uiuoRB T+VCC+-RL甲类功放有以下特点：v(1) 整个周期内均有iC0；v(3)电源始终不断地输送功率：静态时，这些功率全部消耗在管子和电阻上；动态时，其中一部分转化为有用的输出功率， 信号愈大，输送给负载的功率愈多。v(4)输出功率较小；v (5)效率较低。v (2) 信号失真小；如何解决效率低的问题？办法：降低Q点。既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射极输 出器。缺点：但又会引起截止失真。互补对称功放的类型 无输出变压器形式（ OTL电路）无输出电容形式（ OCL电路）OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特性一致。类型：三、互补对称功率放大电路乙类互补对称放大电路v1、电路组成由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。也称为OCL互补功率放大电路。v2、工作原理两个三极管在信号一个正、负半周轮流导通，使负载得到一个完整的波形。ui-VCCT1T2uo+VCCRLiC1+-+-iC2为分析方便， 如图曲线倒置 成Q点重合乙类互补对称电路图解分析：由图可知，Ucem的 最大值为VCC- UCE(sat)，如果忽略 UCE(sat) ，则: Ucem(max)VCC。 负载斜率相等 且都通过Q点， 那么合成的负 载线成图示的 一条直线。(1) 输出功率Po ： 最大不失真输出功率为：(2)直流电源供给功率PV ：(3)效率 :(4)管耗 ：总管耗： 三极管的最大管耗 问：Uom=？ PT1最大, PT1max=？用PT1对Uom求导得出：PT1max发生在Uom=0.64VCC处。将Uom=0.64VCC代入PT1表达式：甲类放大器与乙类放大器的两点比较：vA、甲类放大器中的电源供给功率PV与信号大小无关 ，而乙类放大器的电源供给功率PV随信号的大小而变：静态时，其值为零；信号增大时，其值随之增大；当Ucem最大亦即Po 最大时，电源供给功率PV也达到最大。vB、甲类放大时，静态管耗最大。而乙类工作时，静 态管耗却为零，当Uom由小增大时，由于PT是Uom的二次函数，它们之间是非单调变化关系。 当Uom=0.64VCC时，PT达到最大。(5) 选管条件a、PCM PT1max =0.2Pomb、c、ICMVCC/RLui-VCCT1T2uo+VCCRLiC1+-+-iC2例7.2.1 乙类OCL参数估算设 ， ，计算：（1）若输入信号有效值为10V，求电路的Po、PV和效率及单管管耗。（2）若 ，且输入幅值足够大，求负载可能得到的最大功率和效率。（3）求每个管子的极限参数。（4）若 ，且输入幅值足够大，求负载可能得到的最大功率和效率。ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL+-+ -解：（1）ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL+-+ -（3）极限参数ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL+-+ -（2）充分激励且ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL+-+ -（4）充分激励且乙类互补对称电路存在的问题实际测试波形乙类放大的输入输出波形关系: 缺点死区电压uiuou“ouo tttt交越失真：输入信号 ui在过零前后，输出信号出现的失真便 为交越失真。交越失真ui-VCCT1T2uo+VCCRLiC1+-+-iC2(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零；(2) 每管导通时间等于半个周期 ； (3) 存在交越失真。 乙类放大的特点：ui-VCCT1T2uo+VCCRLiC1+-+-iC21、克服交越失真交越失真产生的原因： 在于晶体管特性存在 非线性，ui IB，则参数估算近似 按乙类处理B1B2+-BER1R2UIBI五、 基本单电源互补对称电路 (OTL)电容C满足： C(510) /2fLRL静态时要求K点电位 UK=UC=VCC/2R1D1D2R2+VCCuo uiRLT1T2-+-+C特点 1. 单电源供电；2. 输出加有大电容。（1）输出功率 Po（2）直流电源供给功率PV当 时（3）效率和管耗PT总管耗 六、 采用复合管的功率输出级增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。 复合管的构成方式：cbeT1T2ibic方式一：becibic 1 2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。方式二：复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：ebcT1T2ibieicbecibicie复合管的几种接法 cbeT1 T2ibiciebce（a）NPN型 cbeT1T2bce（c）NPN型cbeT1 T2bce（b）PNP型cbeT1T2bce（d）PNP型T1：电压推动级T2、R1、R2：UBE倍增电路T3、T4、T5、T6：复合管构成的输出级准互补输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。改进后的OCL准互补输出功放电路：+VCC-VCCR1R2 RLui T1T2T3 T4T5 T6第八章 直流稳压电源电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流 电压u2。整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路u1u2u3u4uo整 流 电 路滤 波 电 路稳 压 电 路整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持 输出电压uo的稳定。直流稳压电源的组成uo(3) 输出电压平均值（Uo）：(1) 输出电压波形：(2) 二极管上的平均电流： ID = IL1、单相半波整流电路一、整流电路u1u2aTrbDRLuoiL2、单相全波整流电路(4) uo平均值Uo：Uo=0.9U2(1) 输出电压波形：(2) 二极管上承受的 最高电压：uo(3) 二极管上的平均电流：u1u2aTrbD1RLuoD2u2iL3、单相桥式整流电路桥式整流电路+-u2正半周时 电流通路uou1u2Tr D4D2D1 D3RLio+-桥式整流电路-+uOu1u2Tr D4D2D1 D3RLu2负半周时 电流通路iO+-iD1tuD1 tiD2t2u234ttiouotRLu1u2Tr D4D2D1D3uoiou1u2Tr D4D2D1D3RLuoio4、整流电路的主要参数 （1）整流输出电压平均值（Uo）负载上的(平均)电流:（2）整流二极管的平均电流 ID（3）二极管截止时两端承受的最大反向电压问：若D1开路，电路功能？若D1短路，电路如何？u1u2T D4D2D1 D3RLuo二、滤波电路滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。交流 电压脉动 直流电压整流滤波直流 电压1、电容滤波桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1 D3RLuoS C + (1) RL未接入时u2tuot整流电路为 电容充电充电结束没有电容 时的输出 波形au1u2u1bD4D2D1 D3RLuoS C + (2) RL接入（且RLC较大）时 u2t uotau1u2u1bD4D2D1 D3RLuoS C + uoabcdau1u2u1bD4D2D1 D3RLuoS C + u2t 整流电路的输出 电流iDiDuotau1u2u1bD4D2D1 D3RLuoS C + 近似估算:Uo=1.11.2U2。(b) 流过二极管瞬时电流很大。整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大(3) 电容滤波电路的特点(a) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关；结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。(c) 输出特性(外特性) uo电容滤波纯电阻负载1.4U20.9U20IL2、电感滤波电感滤波电路u2u1RLLuoT+_UIUO比较放大基 准取 样URFUO+_C2RL调整元件 +三、稳压电路串联型线性直流稳压电路串联型线性直流稳压电路+-+A R1UBR2IO稳定的UOR3+UREFUI(不稳定的直流电压)UO1误差放大器负 载UOUF基准 电压 源 UREFUI+-CEBT +-+-采 样 电 路一种实际的串联式稳压电路UoUB2UBE2( = UB2-UZ）UC2Uo当 UI