模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)PPT電子課件教案第5章 功率放大電路

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1、返回返回對(duì)你的期望對(duì)你的期望1、熟練掌握功放的特點(diǎn)、互補(bǔ)對(duì)稱功放的工作原理、輸出功率及效率的計(jì)算； 2、理解功放中有關(guān)概念：交越失真；3、集成功放的應(yīng)用；5.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題5.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路*5.4 集成功率放大器集成功率放大器u 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路u 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路5.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 5.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題功率放大器的作用：功率放大器的作用： 用作放大電路用作放大電路輸出級(jí)輸出級(jí)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)

2、行機(jī)構(gòu)。，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。例：例： 擴(kuò)音系統(tǒng)擴(kuò)音系統(tǒng)功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號(hào)號(hào)提提取取如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。儀表指針偏轉(zhuǎn)等。功率放大電路：功率放大電路：向負(fù)載提供功率的放大電路。向負(fù)載提供功率的放大電路。1. 功率放大電路的作用功率放大電路的作用5.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題. 功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別1）交直共存 和電壓放大電路本質(zhì)相同 2）直流能量被轉(zhuǎn)換為交流能量 和電壓放大電路不同 提供大輸出功率輸入大信號(hào)，信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍大，靜態(tài)電流接近于0 圖解法 1）任務(wù) 2）

3、工作特點(diǎn) 3）分析方法 4）動(dòng)態(tài)指標(biāo) Po、PT、等 提高信號(hào)幅度 輸入小信號(hào)，信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍小，有一定靜態(tài)電流 圖解法、小信號(hào)法 Av、Ri、Ro等 電壓放大電路功率放大電路. 功率放大電路的特殊問題功率放大電路的特殊問題F效率要高效率要高F失真要小失真要小F散熱要好散熱要好5.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題F功率要大功率要大電源供給的直流功率電源供給的直流功率率率負(fù)載得到的交流信號(hào)功負(fù)載得到的交流信號(hào)功 . 放大電路工作狀態(tài)分類放大電路工作狀態(tài)分類乙類：乙類：甲類：甲類：甲乙類：甲乙類： 0V T2截止截止ui 0V T1截止截止ui 0V T1導(dǎo)通導(dǎo)通5.1 功率放大電路

4、的一般問題功率放大電路的一般問題5.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路*5.4 集成功率放大器集成功率放大器u 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路u 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路5.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 5.2 乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1. 電路組成電路組成互補(bǔ)對(duì)稱：互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩個(gè)晶體管：電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器。兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器。這個(gè)電路也這個(gè)電路也稱為無輸出電容形式（稱為

5、無輸出電容形式（ OCL電路）電路） ic1ic2 靜態(tài)時(shí)：靜態(tài)時(shí)：ui = 0V ic1、ic2均均=0（乙（乙類工作狀態(tài)）類工作狀態(tài)） uo = 0V動(dòng)態(tài)時(shí)：動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0VT1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=-ic2注意：注意：T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作。兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作。5.2 乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路2. 工作原理工作原理設(shè)設(shè)T T1 1、T T2 2為理想為理想BJTBJT，忽略，忽略V VBEBE的影響。的影響。計(jì)算計(jì)算P

6、 PO O、P PT T、P PV V、 P PO O = V= VO O I IO O = V= VO O2 2 / R/ RL L= V= VOmOm2 2 /(2R/(2RL L）結(jié)論：結(jié)論：V Vi iV VO OP PO O最大輸出功率：最大輸出功率：P POm Om = V= Vom(max)om(max)2 2 /(2R/(2RL L) )若：若：V VCCCC V V CES CES 其中：其中： V Vom(maxom(max） = V= VCCCC -V -VCESCES則：則：P POmax Omax = V= VCCCC2 2 /(2R/(2RL L) )（1 1） 輸

7、出功率輸出功率P PO O i iO OP PT T = P = PT1 T1 + + P PT2T2 P PT1 T1 = = P PT2T2 P PT T = 2P = 2PT1 T1 =2=2 P PT2T2) t(div21dtivT1P1C01CE1CT01CE1T) t(dR) tsin(V)tsin(VV(21LOm0OmCC) t(dRv)vV(21LO0OCC4VVVR12omomCCL2 2 管耗管耗P PT Ti iO O結(jié)論：結(jié)論：V Vi iV VO OP PT T4VVVR2P2P2omomCCL1TT？3 3 直流電源供給功率直流電源供給功率 P PV VP PV

8、 VP PO OP PT T4VVVR2R2VPPP2omomCCLL2omTOVLCComRVV2i iO OV Vi iV VO OP PV V結(jié)論：結(jié)論：L2CCmaxVCCmaxomRV2PVV時(shí)當(dāng)V Vi iV VO O %100VV4CCom%100RVV2R2V%100PPLCComL2omVO結(jié)論：結(jié)論：%5 .78%1004VVmaxCCmaxom時(shí)當(dāng)4 4 效率效率 ：V Vi iP PO OP PV V P PT T？4VVVR1P2omomCCL1T02VVR1)v(dPdomCCLom1T令CCCComV6 . 0V2V產(chǎn)生產(chǎn)生P PT1maxT1max=0.2 P=

9、0.2 POmaxOmax( (選管依據(jù)）選管依據(jù)）L2CC22CCCCCCLmax1TRV14V2V2VR1P2 2P POmaxOmax24VVVR1P2omomCCL1T保證保證BJTBJT工作在安全區(qū)：工作在安全區(qū)：1) PCM CM PT1max T1max = = 0.2 P0.2 POmaxOmax2) ICM CM Ic1max c1max = = V VCC CC / R RL L3) V(BR)CEO (BR)CEO 2V VCCCC并注意保證足夠的余量并注意保證足夠的余量5.5.功率功率BJTBJT選擇原則：選擇原則：i iO O5. 2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放

10、P POmax Omax = V= VCCCC2 2 /(2R/(2RL L) )2 2 /(2/(2* *8)=9W8)=9W最大集電極電流為最大集電極電流為 V VCC CC /R/RL L= 12/8=1.5A= 12/8=1.5A 承受最大反壓承受最大反壓 V VCE CE = 2= 2* *V VCC CC =24V=24V 最大管耗最大管耗 P PT1 T1 = 0.2 P= 0.2 POmax Omax =1.8W=1.8W IB，則，則 VBE倍增偏置電路倍增偏置電路IIBic1= 1 ib1 ,ic2= 2 ib2 = 2 (1+ 1 ) ib1,ic = ic1+ ic2

11、= 1+ 2 (1+ 1 ) ib.ib2= ie1=(1+ 1 ) ib1 ,T1NPNT2NPNibicieBECib bic cieNPNib= ib1 ,.復(fù)合管互補(bǔ)對(duì)稱放大電路復(fù)合管互補(bǔ)對(duì)稱放大電路EBCT2NPNibicieBCEib bic ciePNP 3. R8 和和R9 的作用的作用? ? 1. R4、D1、D2的作用？的作用？ 2. 2. T1 和和T3 、T2 和和T4 構(gòu)成什么工作方式？構(gòu)成什么工作方式？ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL+_R2R5R7R9R8T5uo+_+ 4. R6和和R7 的作用的作用? ?避免產(chǎn)生交越失真避免產(chǎn)生交越

12、失真構(gòu)成復(fù)合管構(gòu)成復(fù)合管穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。分流分流T1、T2的的ICEO，提高溫度穩(wěn)定性。提高溫度穩(wěn)定性。T5T6RC3RE2RLRC4RE3T7T9T8T4R2R1T3R3RC1T1RC2T2-+RE4RE5T11T10+UCC-UEE第第1級(jí)：差動(dòng)放大級(jí)：差動(dòng)放大第第2級(jí)：差動(dòng)放大級(jí)：差動(dòng)放大第第3級(jí)：?jiǎn)喂芊糯蠹?jí)：?jiǎn)喂芊糯蟮诘?級(jí)：互補(bǔ)對(duì)級(jí)：互補(bǔ)對(duì)稱射極跟隨器稱射極跟隨器P PO O= V= VOmOm2 2 /(2R/(2RL)L)4VVVR1P2omomCCL1TLCComVRVV2P%100VV4CCom PCM CM PT1max T1max = = 0.2 P0.2

13、 POmaxOmax ICM CM Ic1max c1max = = V VCC CC / R RL LV(BR)CEO (BR)CEO 2V VCC CC R RL L =4=4 V VCES CES =3=3V V 求：求：1 1、電路最大不失真輸出功率；、電路最大不失真輸出功率；2 2、若功率管的極限參數(shù)：、若功率管的極限參數(shù)： P PCM CM =10W=10W、 I ICM CM =5A=5A、 V V（BRBR）CEO CEO =40V=40V，試校驗(yàn)功率管的工作是否安全。，試校驗(yàn)功率管的工作是否安全。=(V=(VCC CC V VCES CES ) )2 2 /(2R/(2RL

14、L) )P POmOm=V=VOm (max)Om (max)2 2 /(2R/(2RL L) )=18W=18WP PT1max T1max =0.2V=0.2VCCCC2 2 /(2R/(2RL L)=5.625W)=5.625W P PCM CM =10W=10WI ICmax Cmax =V=VCC CC /R/RL L=3.75A=3.75A I ICM CM =5A=5A2V2VCC CC =30V=30V V P PT1max T1max = = 0.2 P0.2 POmaxOmax I ICM CM I Ic1max c1max = = V VCC CC / / R RL LV

15、 V(BR)CEO (BR)CEO 2 2V VCCCC 雙電源雙電源 P PCM CM 0.2 P0.2 POmaxOmax I ICM CM I Ic1maxc1max = = (V(VCC CC /2)/2) / / R RL LV V(BR)CEO (BR)CEO 2 2 (V(VCC CC /2)/2) 單電源單電源= = 0.20.2 (V(VCC CC /2)/2) 2 2 / 2/ 2R RL L5.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題5.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路*5.4 集成功率放大器集成功率放大器u 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類

16、雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路u 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路5.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 第五章 功率放大電路5.4 集成功放集成功放特點(diǎn)：特點(diǎn)：工作可靠、使用方便。只需在器件外部適工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。當(dāng)連線，即可向負(fù)載提供一定的功率。集成功放集成功放LM384：生產(chǎn)廠家：生產(chǎn)廠家：美國(guó)半導(dǎo)體器件公司美國(guó)半導(dǎo)體器件公司電路形式：電路形式：OTL輸出功率：輸出功率：8 負(fù)載上可得到負(fù)載上可得到5W功率功率電源電壓：電源電壓：最大為最大為28V 集成功放集成功放 LM384管腳說明管腳說明:14 - 電源端（電

17、源端（ Vcc）3、4、5、7 - 接地端（接地端（ GND）10、11、12 - 接地端（接地端（GND）2、6 - 輸入端輸入端 （一般（一般2腳接地）腳接地） 8 - 輸出端輸出端 （經(jīng)（經(jīng)500 電容接負(fù)載）電容接負(fù)載）)12345 678910111213141 - 接旁路電容（接旁路電容（5 ）9、13 - 空腳（空腳（NC）5.4 集成功放集成功放集成功放集成功放 LM384 外部電路典型接法：外部電路典型接法：500 -+ 0.1 2.7 8146215 Vccui8 調(diào)節(jié)音量調(diào)節(jié)音量電源濾波電容電源濾波電容外接旁路電容外接旁路電容低通濾波低通濾波,去除高頻噪聲去除高頻噪聲輸入信號(hào)輸入信號(hào)輸出耦合大電容輸出耦合大電容5.4 集成功放集成功放