第5章 功率放大电路第第5 5章章 功率放大电路功率放大电路(dinl)(dinl)5.1 5.1 功率放大电路功率放大电路(dinl)(dinl)的一般问题的一般问题5.2 5.2 互补对称互补对称(duchn)(duchn)功率放大电路功率放大电路5.3 5.3 集成功率放大电路集成功率放大电路电气与电子工程学院第一页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.1 5.1 功率放大电路功率放大电路(dinl)(dinl)的一般问题的一般问题电压放大电路和功率放大电路都是利用三极管的放大作用将信号放大，前者工作在小信号状态(zhungti)，目的是输出足够大的电压信号，而功率放大电路则是工作在大信号状态(zhungti)。 5.1.1 5.1.1 对功率放大电路对功率放大电路(dinl)(dinl)的基本要求的基本要求5.1.2 5.1.2 功率放大电路的分类功率放大电路的分类第二页，共三十八页。第5章 功率放大电路对功率放大电路的基本要求如下(rxi)： 1能输输出尽可能大的功率，以满满足负载负载 的要求。 2具有较较高的工作效率。 3尽量减少非线线性失真。 4注意功率输输出管的散热问题热问题 。 5.1.1 5.1.1 对功率放大电路对功率放大电路(dinl)(dinl)的基本要求的基本要求第三页，共三十八页。第5章 功率放大电路 分类如下：功率放大电电路按照放大信号(xnho)的频频率分为为低频频功率放大电电路（几十Hz几十KHz）和高频频功率放大电电路（几百KHz几十MHz）。 功率放大电路按照其三极管静态工作点设置的不同常分为甲类功率放大电路、乙类功率放大电路和甲乙类功率放大电路等。 5.1.2 5.1.2 功率放大电路功率放大电路(dinl)(dinl)的分类的分类第四页，共三十八页。第5章 功率放大电路（a）甲类 （b）甲乙类 （c）乙类图5.1.1 放大(fngd)电路的工作状态功率放大电电路(dinl)按输输出端与负载负载 的耦合方式的不同，分为变压为变压 器耦合方式、无输输出变压变压 器（OTL）方式和无输输出电电容（OCL）方式。 第五页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.2 5.2 互补互补(h b)(h b)对称功率放大电路对称功率放大电路5.2.15.2.1乙类乙类OTLOTL互补互补(h b)(h b)对称功率放大电路对称功率放大电路5.2.3 甲乙类类OCL互补对补对 称(duchn)功率放大电电路5.2.2 甲乙类类OTL互补对补对 称功率放大电电路 5.2.4 采用复合管的互补对补对 称功率放大电电路 第六页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.2 5.2 互补对称互补对称(duchn)(duchn)功率放大电功率放大电路路5.2.15.2.1乙类乙类OTLOTL互补互补(h b)(h b)对称功率放大电路对称功率放大电路1.电路(dinl)组成图5.2.1 OTL乙类互补对 称放大电路第七页，共三十八页。第5章 功率放大电路2.工作(gngzu)原理在静态时态时 ，由于(yuy)电电路上下的对对称性，A点的电电位为为VCC，静态时态时 ，负载负载 上无电电流流过过，也就没有压压降，即输输出耦合电电容C上的电压电压 即为为A点对对“地”的电电位差，也等于VCC。静态时态时 ，输输入端ui=0，直流值为值为 VCC，故两管IB=0，工作于乙类类工作状态态，仅仅有穿透电电流ICEO通过过。第八页，共三十八页。第5章 功率放大电路当ui为为正半周时时，正半周负载负载 上电电流的通路为为：电电源VCC的正极VT1的集电电极VT1发发射极C负载负载 上端负负载载下端电电源负负极“地”，在负载负载 上得到(ddo)上正下负负的正半周信号电压电压 。当ui为负为负 半周时时，同理VT1截止，VT2导导通，此时负载电时负载电流通路为为：电电容C左端VT2发发射极“地”负载负载 下端负载负载 上端C右端，在RL上得到上负负下正的负负半周信号。第九页，共三十八页。第5章 功率放大电路图5.2.2 OTL乙类互补对称(duchn)电路的图解法3.主要参数的估算( sun) 第十页，共三十八页。第5章 功率放大电路3.主要参数的估算( sun) （1）最大输出功率 则则OTL乙类类互补补(h b)对对称功率放大电电路最大不失真输输出功率为为（2）效率(xio l) 第十一页，共三十八页。第5章 功率放大电路（3）功率管的极限(jxin)参数集电极最大允许(ynx)电流Icm集电电极最大允许许(ynx)反向电压电压UBR(CEO)集电电极最大允许许耗散功率PCM第十二页，共三十八页。第5章 功率放大电路4交越失真(sh zhn) 图图5.2.3 OTL乙类类互补补(h b)对对称电电路的波形图图 第十三页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.2.2 甲乙类类OTL互补补(h b)对对称功率放大电电路 图5.2.4 OTL甲乙类互补对称(duchn)电路 1.电电路(dinl)组组成 第十四页，共三十八页。第5章 功率放大电路 2.工作(gngzu)原理 图5.2.5 OTL甲乙类互补对称(duchn)电路的波形图 3.参数(cnsh)计计算 同上 第十五页，共三十八页。第5章 功率放大电路4.带带自举举的OTL甲乙类类互补对补对 称(duchn)电电路图图5.2.6 带带自举举(z j)的 OTL甲乙类类互补对补对 称电电路第十六页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.2.3 甲乙类类OCL互补补(h b)对对称功率放大电电路1.电电路(dinl)组组成 图5.2.7 OCL甲乙类互补对称(duchn)电路互补对称第十七页，共三十八页。第5章 功率放大电路2.工作(gngzu)原理 图5.2.8 OCL甲乙类互补(h b)对称电路的波形图第十八页，共三十八页。第5章 功率放大电路3.主要参数的估算( sun) （1）最大输出功率 则则OTL乙类类互补对补对 称功率放大电电路(dinl)最大不失真输输出功率为为（2）效率(xio l) 第十九页，共三十八页。第5章 功率放大电路（3）功率管的极限(jxin)参数 集电极最大允许(ynx)电流ICM集电电极最大允许许(ynx)反向电压电压UBR(CEO) 集电电极最大允许许耗散功率PCM 第二十页，共三十八页。第5章 功率放大电路互补对称功放电路设置(shzh)适当的静态工作偏流的方法很多，如图5.2.9所示电路为利用UBE 扩大电路进行偏置的OCL互补对称电路。 第二十一页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.2.4 采用复合管的互补对补对 称(duchn)功率放大电电路 1复合管的接法 复合管有四种连连接(linji)方法，如图图5.2.10所示。 第二十二页，共三十八页。第5章 功率放大电路（1）任意两只三极管适当连连接可以(ky)等效为为一只三极管，其等效后的型号与第一只管子的型号相同；（2）等效管子的电电流放大系数近似为为两只管子放大系数的乘积积，即12（3）等效管子的输输入电电阻为为同型号的两只管子复合时时， 不同型号(xngho)的两只管子复合时时， 第二十三页，共三十八页。第5章 功率放大电路2复合管组组成的互补对补对 称(duchn)功率放大电电路 图5.2.11 复合管组成(z chn)的互补对称功率放大电路第二十四页，共三十八页。第5章 功率放大电路图5.2.12 复合管组成(z chn)的准互补对称功率放大电路第二十五页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.3 集成(j chn)功率放大电电路5.3.1 LM386通用型集成(j chn)功率放大电电路 5.3.2 专专用型集成(j chn)功率放大电电路XG4140 5.3.3 音频频集成功率放大电电路CD4100 第二十六页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.3 集成(j chn)功率放大电电路 集成功率放大器由于不仅具有体积小、重量轻、成本低、外围元件少，安装调试简单 ，使用方便等优点，而且在性能上也优于分立元件，例如温度稳定性好，功耗小、失真小。特别是集成功率放大器内部还设 置有过热 、过电 流、过电压 等自动保护功能(gngnng)的电路对电 路自行进行保护。 第二十七页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.3.1 LM3865.3.1 LM386通用型集成通用型集成(j chn)(j chn)功率放大功率放大电电电电路路 1LM386内部电路(dinl)LM386内部电电路原理图图如图图5.3.1所示。与通用型集成运放相类类似，它是一个三级级放大电电路。图5.3.1 LM386内部(nib)原理电路第二十八页，共三十八页。第5章 功率放大电路图5.3.2 LM386的外部(wib)引线图电路单电源供电，如在、间接一个(y )可调电阻电容串联网络，就可改变功放的增益，其可调范围为20200倍。LM386供电电压为412V，在Vcc=6V时可驱动4负载，9V时可驱动8负载。 外部引线图如图5.3.2所示。 第二十九页，共三十八页。第5章 功率放大电路2LM386组组成(z chn)OTL电路 如果在1和8之间断开时，电路增益为20；如果在1和8之间外接10uF的电容器C1时，电路增益为200；如果在1和8之间接入1.2K电阻(dinz)R1和10uF的电容器C1时，则电路增益为50；调节电阻R1的大小，其功放的增益可调范围为20200倍。第三十页，共三十八页。第5章 功率放大电路图5.3.4 由LM386组成(z chn)的简单 OTL音频放大电路若增益(zngy)只需20倍，且电路无自激，则增益调节网络、相位补偿网络及电源退耦网络都可消去，可变成简单的外围应用电路，如图5.3.4所示。 第三十一页，共三十八页。第5章 功率放大电路3LM386组组成(z chn)BTL电路 桥式推挽功率放大电路（也称为平衡式无输出变压器电路），简称为BTL(Bridge-Tied-load)电路。其主要特点是在同样电源电压和负载电阻条件(tiojin)下，它可得到比OCL或OTL电路大几倍的输出功率，其工作原理图如图5.3.5所示。 图5.3.5 BTL原理(yunl)电路第三十二页，共三十八页。第5章 功率放大电路图5.3.6 由LM386组成的简单 OTL音频放大(fngd)电路 当两片OTL的输入端同时加入信号(xnho)后，由于两端输出相位相反，因此负载上的电压为单个OTL驱动时输出电压信号(xnho)的两倍，从而使最大输出功率增大到单个OTL驱动的4倍。 第三十三页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.3.2 5.3.2 专专专专用型集成用型集成(j chn)(j chn)功率放大功率放大电电电电路路XG4140XG4140 XG4140是一种(y zhn)专用型集成音响功放电路，它具静态电流小、效率高、失真小、电源电压范围宽等优点。 图5.3.8 XG4140的典型应用(yngyng)电路第三十四页，共三十八页。第5章 功率放大电路其中C1用于滤掉输入信号中的高频分量，C2是输入耦合电容；C3、RF支路与芯片内部R16构成反馈网络，引入总体电压串联负反馈，稳定电路的放大倍数，提高输入电阻；C4为相位补偿电容，消除高频自激；C6是输出耦合电容；C7是自举电容，它与集成电路内部组成自举电路；C8是电源(dinyun)滤波电容；C5是用于抵消扬声器的感抗在高频时的作用，以防止自激振荡；C9是消振电容。第三十五页，共三十八页。第5章 功率放大电路5.3.3 5.3.3 音音频频频频集成集成(j chn)(j chn)功率放大功率放大电电电电路路CD4100CD4100 CD4100是驱动负载电阻为4、推荐(tujin)电源电压为6V和输出功率典型值为1.0W的单片式集成音频功率放大电路。该电路的优点是充分考虑了用于电池供电的降压特性，所以最适用于磁带录音机、收音机和对讲机等输出级中。第三十六页，共三十八页。第5章 功率放大电路第三十七页，共三十八页。内容(nirng)总结第5章 功率放