第5章 低频功率放大器.ppt

第5章 低频功率放大器,概述 乙类双电源互补对称功率放大电路,本章主要内容,基本概念： ① 三极管的甲类、乙类和甲乙类工作状态； ② 交越失真,PO（输出功率）； POM（最大输出功率）；,,3. η（效率）=PO/PV；,4. 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管双电源互补对称电路工作在乙类时，BJT器件安全工作必须要满足的极限参数（3个）： PCM，│V(BR)CEO│，ICM,5.1 概述,一.什么是功率放大电路？,能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放二者无本质的区别，都是能量的控制与转换二.功率放大电路与前面介绍的电压放大电路的差异？,不同之处：,各自追求的指标不同电压放大电路：,功率放大电路：,主要要求使负载得到不失真的电压信号，其输出功率并不一定很大；通常为小信号放大电路主要要求获得尽可能大的不失真（或失真较小）输出功率和转换效率，通常是在大信号状态下工作5.1.1 功率放大电路的特点,输出功率要大；,效率要高；,输出功率,电源提供 的功率,η越大，效率越高,非线性失真要小；,管耗较大，要考虑散热问题；,功放管的保护问题,5.1.2 功率放大电路分类,根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分,甲类：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 乙类：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 甲乙类：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态,甲类放大电路的特点：,称为甲类 放大电路,在整个周期内都有电流流过放大器件，即在一周期内iC0。

甲类放大电路的缺点：,①管耗大,故电压放大电路不适宜作为功率放大电路！,,称为乙类 放大电路,乙类放大电路的特点：,① 在一个周期内只有半个周期iC0② ηmax=78.5%,缺点：,波形失真严重,甲乙类放大电路的特点：,称为甲乙类放大电路,在一个周期内有半个周期以上iC0甲乙类放大电路的缺点：,iC波形会产生失真,唯一的办法就是在电路结构上做文章，于是引出：,,5.2 乙类互补对称功率放大电路,5.2.1 OCL互补对称功放 组成和原理,互补对称： 电路中采用两个双极性三极管：NPN、PNP各一支； 两管特性一致组成互补对称式射极输出器5.2 乙类互补对称功率放大电路,,OCL:Output Capacitorless 【无输出电容器】,先单独分析一下T1和T2：,前提：忽略b、e间压降，即：视VBE=0∵是射极输出 ∴为电压跟随器,T1,T2,ui＞0时，T1导通；,ui≤0时，T1不导通,ui＜0时， T2导通；,ui≥0时， T2不导通,二者可以互补输出,,,静态时：,ui = 0V,分析电路, ic1、ic2均=0, uo = 0V,——没有电流，故没有消耗，从而解决了静态功耗的问题,动态时：,,ui 0V,,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iC1,,,,,,动态时：,ui  0V,,T1截止，T2导通,,ui 0V,,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,,iL=ic2,T1、T2两个管子交替承担放大任务，在负载上得到完整的正弦波。

iC2,,,,组成“推挽式电路”,最大不失真输出功率Pom,输出功率Po,设Vom为输出电压的最大值，即幅值，则有效值Vo为：,,则,5.2.2 OCL互补对称功放分析,2.效率,最高效率max,可见效率与负载RL无关,电源提供的直流总功率,3.选功率BJT管的原则,最大允许管耗PCM必须大于0.2Pom；,击穿电压│V(BR)CEO│2VCC；,通过BJT的最大集电极电流为VCC/RL，所选BJT的ICM一般不宜低于此值例：功放电路如图所示，设已知VCC=12V，RL=8 ，三极管的极限参数ICM=2A,U(BR)CEO=30V， PCM=5W. 求负载上可能得到的最大输出功率Pom，并检验三极管能否安全工作？,,,,,乙类互补对称放大电路的输入输出波形图,,,,,死区电压,考虑实际电路中VBE≠0,Si:约0.6V Ge:约0.2V,,,5.2.5 消除交越失真互补对称功率放大电路,措施：修改电路，想办法解决交越失真的问题一.甲乙类双电源互补对称电路,解决方法：,设法建立合适的Q点，使两只三极管T1和T2均工作在临界导通或称微导通状态因此想到利用二极管进行偏置，从而可以克服交越失真。

5.2.5 消除交越失真互补对称功放电路,,引出了前面电路的改进电路，如下：,改进电路：,,将D1、D2的位置换成一个三极管T4只考虑改进部分：,∵,∴,,而VBE4固定(Si:0.6~0.7V)，故调整R1与R2的比值就可改变T1与T2间偏置电压电路缺点：双电源！,1W的小功率放大器,10W以上的中功率放大器,25W的厚膜集成功率放大器,,,输出功率发展变革,5.3 集成功率放大器,单声道的单路输出集成功率放大器,双声道立体声的二重双路输出集成功率放大器,,电路结构发展变革,一般的OTL功率放大器集成电路,具有过压保护电路、过热保护电路、负载短路保护电路、电源浪涌过冲电压保护电路、静噪声抑制电路、电子滤波电路等功能更强的集成功率放大器,,电路功能发展变革,本章小结,归纳一下本章的线索：,电压放大电路 (甲类放大电路),引出了乙类、甲乙类放大电路,乙类双电源互补对称功率放大电路,甲乙类双电源互补对称功率放大电路 (可利用二极管或vBE扩大电路进行偏置),甲乙类单电源互补对称功率放大电路,自举电路,本章小结,说明：,（1）功率放大电路是在大信号下工作，通常采用图解法进行分析研究的重点是如何在允许的失真情况下，尽可能提高输出功率和转换效率。

2）为保证BJT安全工作，双电源互补对称电路工作在乙类时，器件的极限参数必须满足：,。