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1、第六章第六章 功率放大器功率放大器6.1 概述概述6.2 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路6.3 实际功放电路实际功放电路6.4 集成功率放大器集成功率放大器(6-*)例例1：扩音系统扩音系统电电 压压 放放 大大功功 率率 放放 大大 信信 号号 提提 取取执行机构执行机构6.1.1 功率放大器的作用：做放大电路的功率放大器的作用：做放大电路的输出输出级级，以，以驱动驱动 执行机构。如使扬声器发声、执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、继电器动作、仪表指针偏转等。仪表指针偏转等。6.1 概述概述齐放齐放:(6-*)例二：温度控制例二：温度控制R1-R3:标准电阻标准电阻Ua:基准电压
2、基准电压Rt:热敏电阻热敏电阻A：电压放大器电压放大器RtTUOT 温度调节温度调节过程过程UbUO1R1aR2uoUsc+R3Rt 功功 放放b温控室温控室A+-uo1加加热热元元件件(6-*)6.1.2 分析功放电路应注意的问题分析功放电路应注意的问题功放电路中电流、电压要求都比较大，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必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值极限值:ICM 、UCEM 、PCM。ICMPCMUCEMIcuce(6-*)电流、电压信号比较大，必须注意防止电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。波形失真。电源提供的能量尽可能转换给负载，减电源提
3、供的能量尽可能转换给负载，减少少 晶体管及线路上的损失。即注意提晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的高电路的 效率（效率（）。）。=PomaxPE100%Pomax:负载上得到的交流信号功率负载上得到的交流信号功率。PE ：电源提供的直流功率电源提供的直流功率。(6-*)射极输出器输出电阻低，带负载射极输出器输出电阻低，带负载能力强，可以用做功率放大器吗能力强，可以用做功率放大器吗？答：答：不合适，因为效率太低不合适，因为效率太低。uotuo问题讨论问题讨论ibQIcuceUSC/REUSCRbuoUSCuiRE(6-*)射极输出器效率低的原因射极输出器效率低的原因一般射随静态工作点（一般射
4、随静态工作点（Q）设置较高设置较高（靠近负载线的中部），信号波形正（靠近负载线的中部），信号波形正负半周均不失真负半周均不失真*。电路中存在的静。电路中存在的静态电流（态电流（ICQ），），在晶体管和射极电阻中造成较大静态损在晶体管和射极电阻中造成较大静态损耗，致使效率降低。设耗，致使效率降低。设Q点正好在负载线中点，若忽略晶点正好在负载线中点，若忽略晶体管的饱和压降，则有：体管的饱和压降，则有：UCEQ=1/2 USCICQ=USC/2RL。*这种工作方式称为甲类放大。这种工作方式称为甲类放大。PO=（USC/2 ）（USC /2RL）PE=USC ICQ=U2SC /2RL =USC 2/
5、8RL =PO/PE =25%(6-*)6.2.1 无输出电容的互补对称功放电路无输出电容的互补对称功放电路（OCL电路）电路）工作原理（设工作原理（设ui为正弦波）为正弦波）ic1ic2 静态时：静态时：ui=0V,T1、T2均不工作均不工作uo=0v。动态时：动态时：ui 0vT1截止截止ui 0vT1导通导通T2截止截止iL=Ic1;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=Ic2。T2导通导通*T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。式，称为乙类放大。（1）(6-*)iBuBEUTuitQiCuceUSC/REUSCib乙类放
6、大的波形关系乙类放大的波形关系特点特点iBtiCt 静态电流静态电流 ICQ、IBQ等于零；等于零；每管导通时间于半个周期每管导通时间于半个周期；存在失真。存在失真。(6-*)最大输出功率及效率的计算最大输出功率及效率的计算 假设假设ui为正弦波且幅为正弦波且幅度足够大，度足够大，T1、T2导通时导通时均能饱和，此时输出达到均能饱和，此时输出达到最大值。若忽略晶体管的最大值。若忽略晶体管的饱和压降，则负载（饱和压降，则负载（RL)上上的电压和电流分别为：的电压和电流分别为：ULMAX=USCI L MAX=USC/RL=POMAX=.ULMAX负载上得到的最大功率为：负载上得到的最大功率为：i
7、L-USCRLuiT1T2UL+USC（2）(6-*)电源提供的直流平均功率计算：电源提供的直流平均功率计算：每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:IAV1=两个电源提供的总功率为：两个电源提供的总功率为：PE=PE1+PE2=2.USC.=效率为：效率为：USC1=USC2=USC =78.5%tic1IAV2=IAV2=(6-*)电路的改进电路的改进（3）克服交越失真克服交越失真交越失真的含义交越失真的含义 tuo交越失真交越失真ui t 当输入信号当输入信号ui为正弦波时，为正弦波时，输出信号在过零前后出现的输出信号在过零前后出现的失真便为交越
8、失真。失真便为交越失真。iBiBuBEtuitUT 交越失真产生的原因交越失真产生的原因 在于晶体管特性存在非线性，在于晶体管特性存在非线性，Ui IB，则则(6-*)电路中增加复合管电路中增加复合管增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力复合管的构成复合管的构成cbeT1T2ibicbecibicic1=1 ib ,ib2=ie1=(1+1)ib,ic2=2 ib2,ic=ic1+ic2=1+2(1+1)ib.方式方式 1(6-*)cbeT1T2ibicbecibic 复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效后晶
9、体管的性能均如下确定：后晶体管的性能均如下确定：1 2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。方式方式 2(6-*)OCL准互补输出功放电路准互补输出功放电路+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6 T1：电压推动级电压推动级 T1、R1、R2：UBE倍增电路倍增电路 T3、T4、T5、T6：复合管构成的输复合管构成的输 出级出级准互补准互补 输出级中的输出级中的T4、T6均为均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。型晶体管，两者特性容易对称。(6-*)6.2.2 无输出变压器的互补对称功放电路（无输出变压器的互补对称功放电路（OTL电路电
10、路）（1）特点：）特点：单电源供电；单电源供电；输出加有大电容。输出加有大电容。（2）静态时：）静态时：T1、T2特性对称，特性对称，USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC令：令：(6-*)（3）动态时：）动态时：设输入端在设输入端在USC/2直流电平直流电平基础上加入正弦信号。基础上加入正弦信号。时，时，T1导通、导通、T2截止；截止；若输出电容足够大，若输出电容足够大，其上电压基本保持其上电压基本保持不变，则负载上得不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称，到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。但存在交越失真。ui ic1ic2RLuiT1T2+USCAUL+-交越失真交越
11、失真 T1截止、截止、ui 0Ui 0 时：时：T1导通、导通、T2 截止，截止，ic1 经变压器经变压器耦合给负载，耦合给负载，iL的方向由的方向由 ic1决定。决定。ui 0 时：与上相反。时：与上相反。若若Ui 为正弦信号，则为正弦信号，则 iL近似为正弦波近似为正弦波。3.输出功率及效率输出功率及效率 分析方法和前述互补对称功放电路类似，请自分析方法和前述互补对称功放电路类似，请自行分析。这里的负载为变压器原边等效负载行分析。这里的负载为变压器原边等效负载 RL。(6-*)甲乙类变压器耦合式推挽功率放大器甲乙类变压器耦合式推挽功率放大器三三.USCT1T2RLi iL LuiReRb2、Rb1、Re的作用：克服交越失真。的作用：克服交越失真。Rb2Rb1(6-*)