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1、第七章 低频功率放大电路第1页，本讲稿共28页例：例：扩音系统扩音系统实际负载实际负载什么是功率放大器？什么是功率放大器？在电子系统中，模拟信号被放大后，往在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器较大功率的放大器称为功率放大器7.1 7.1 概述概述功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取第2页，本讲稿共28页一一.功放电路的特点功放电路的特点（2）
2、功放电路中电流、电压要求都比较大，必须功放电路中电流、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注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM 、UCEM 、PCM。ICMPCMUCEM（1）输出功率输出功率Po尽可能大尽可能大Icuce第3页，本讲稿共28页(3)电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。(4)电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（效率（）。）。Po:负载上得到的交流信号功率。负载上得到
3、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。（5）功放管散热和保护问题）功放管散热和保护问题第4页，本讲稿共28页二二.甲类功率放大器分析甲类功率放大器分析1.三极管的静态功耗：三极管的静态功耗：若若电源提供的平均功耗：电源提供的平均功耗：则则IcuceQuceQIcQ第5页，本讲稿共28页2.动态功耗动态功耗（当输入信号（当输入信号Ui时）时）输出功率输出功率:要想要想PO大，就要大，就要使功率三角形的面积使功率三角形的面积大，即必须使大，即必须使Vom 和和Iom 都要大。都要大。最大输出功率最大输出功率:MNUomIom功率三角形功率三角形iCuCEQUCEQICQVC
4、C第6页，本讲稿共28页电源提供的功率电源提供的功率此电路的最高效率此电路的最高效率甲类功率放大器存在的缺点：甲类功率放大器存在的缺点：输出功率小输出功率小 静态功率大，效率低静态功率大，效率低第7页，本讲稿共28页三三.BJT的几种工作状态的几种工作状态甲甲类类：Q点点适适中中，在在正正弦弦信信号号的的整整个周期内均有电流流过个周期内均有电流流过BJT。甲甲乙乙类类：介介于于两两者者之之间间，导通角大于导通角大于180动画演示动画演示iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙乙类类：静静态态电电流流为为0，BJT只只在在正正弦弦信号的半个周期内均导通。信号的半个周期内均导
5、通。iCuCEQ2ICQVCC第8页，本讲稿共28页一一.结构结构互补对称：互补对称：电路中采用两个晶体管：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一个；各一个；两管特性一致。组成互补两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。对称式射极输出器。7.2 乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称功率放大电路第9页，本讲稿共28页二、工作原理二、工作原理（设（设ui为正弦波）为正弦波）ic1ic2 静态时：静态时：ui=0V ic1、ic2均均=0（乙类工（乙类工作状态）作状态）uo=0V动态时：动态时：ui 0VT1截止，截止，T2导通导通ui 0VT1导通，导通，T2截止截止iL=ic1;iL=ic2T
6、1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。第10页，本讲稿共28页输入输出波形图输入输出波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压第11页，本讲稿共28页组合特性分析组合特性分析图解法图解法负载上的最大不失真电压为负载上的最大不失真电压为Uom=VCC-UCESiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom第12页，本讲稿共28页令令则：则：时时管耗最大管耗最大，即：，即：每只管子最大管耗为每只管子最大管耗为 0.2Pom四四.选管原则选管原则PCM 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC/RLRLV1V2+
7、VCC+ui+uo VEE三三.管耗管耗第13页，本讲稿共28页7.3 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路给给 V1、V2 提提供静态电压供静态电压 tiC0 ICQ1ICQ2克服交越失真思路：克服交越失真思路：电路：电路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui+uo VEEV5第14页，本讲稿共28页当当 ui=0 时，时，V1、V2 微导通。微导通。当当 ui 0(至至 )，V2 微导通微导通 充分导通充分导通 微导通；微导通；V1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。第15页，本讲稿共28页二、功
8、率和效率二、功率和效率RLV1V2+VCC+ui+uo VEE1.输出功率输出功率最大不失真输出电压、电流幅度：最大不失真输出电压、电流幅度：最大输出功率最大输出功率最大输出功率最大输出功率2.电源功率电源功率PDC=IC1VCC+IC2VEE=2IC1VCC=2VCCUom/RL最大输出功率时：最大输出功率时：PDC=2V 2CC/RLPDC=2V 2CC/RL3.效率效率PDC=2VCCIcm/实际约为实际约为 60%最大输出功率时：最大输出功率时：第16页，本讲稿共28页最大不失真输出功率最大不失真输出功率Pomax1.输出功率输出功率Po三、分析计算三、分析计算第17页，本讲稿共28页
9、一个管子的管耗一个管子的管耗 2.管耗管耗PT两管管耗两管管耗第18页，本讲稿共28页3.电源供给的功率电源供给的功率PE当当4.效率效率 最高效率最高效率 max第19页，本讲稿共28页+VCC-RLTT12D1D2R3R4CR1R2vIvoVE四.单电源互补对称电路电容C的值足够大。静态时 VE=0.5VCCvI正半周时通过T1向C充电，负半周时由C代替电源为T2提供能量第20页，本讲稿共28页7.4集成功率集成功率放大器放大器及其应用及其应用 7.4.1引言引言 7.4.2 LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用第21页，本讲稿共28页一、组成：一、组成：前置级、中间级、输出级、偏
10、置电路前置级、中间级、输出级、偏置电路二、特点：二、特点：输出功率大、效率高输出功率大、效率高有过流、过压、过热保护有过流、过压、过热保护7.4.17.4.1概述概述第22页，本讲稿共28页7.4.1 LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用1.典型应用参数：典型应用参数：直流电源：直流电源：4 12 V额定功率：额定功率：660 mW带带 宽：宽：300 kHz输入阻抗：输入阻抗：50 k 12348765引脚图引脚图第23页，本讲稿共28页2.内部电路内部电路1.8 开路时，开路时，Au=20(负反馈最强负反馈最强)1.8 交流短路交流短路 Au=200(负反馈最弱负反馈最弱)电压串联
11、电压串联负反馈负反馈第24页，本讲稿共28页V1、V6：V3、V5：V2、V4：射级跟随器，高射级跟随器，高 Ri双端输入单端输出差分电路双端输入单端输出差分电路恒流源负载恒流源负载V7 V12：功率放大电路功率放大电路V7 为驱动级为驱动级(I0 为恒流源负载为恒流源负载)V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真V8、V10 构成构成 PNP 准互补对称准互补对称第25页，本讲稿共28页3.典型应用电路典型应用电路第26页，本讲稿共28页 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 10 .047 F+VCC6输出电
12、容输出电容(OTL)频频率率补补偿偿，抵抵消消电电 感感高高频频的的不不良良影影响响防止自激等防止自激等调节电压调节电压放大倍数放大倍数第27页，本讲稿共28页1功功率率放放大大器器的的特特点点：工工作作在在大大信信号号状状态态下下，输输出出电电压压和和输输出出电电流流都都很很大大。要要求求在在允允许许的的失失真真条条件件下下，尽尽可可能能提提高高输输出出功功率和效率。率和效率。2为为了了提提高高效效率率，在在功功率率放放大大器器中中，BJT常常工工作作在在乙乙类类和和甲甲乙乙类类状状态态下下，并并用用互互补补对对称称结结构构使使其其基基本本不不失失真真。这这种种功功率率放放大器理论上的最大输出效率可以达到大器理论上的最大输出效率可以达到78.5。3互补对称功率放大器的几种主要结构：互补对称功率放大器的几种主要结构：4随随着着半半导导体体工工艺艺、技技术术的的不不断断发发展展，输输出出功功率率几几十十瓦瓦以以上上的的集集成成放放大大器器已已经经得得到到了了广广泛泛的的应应用用。功功率率VMOS管管的的出出现现，也给功率放大器的发展带来了新的生机。也给功率放大器的发展带来了新的生机。本章小结本章小结第28页，本讲稿共28页