项目2音频功率放大器的制作(功率放大new)14、15、16

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发 光 二极管 光 电 三极管
前 级 放大电路 光电耦合器件
后 级 放大电路
光电三极管符号
特点: 特点: 光耦合,电隔离性能好; ①光耦合,电隔离性能好; ②可传送直流信号; 可传送直流信号; 光电耦合器件可以集成, ③光电耦合器件可以集成,广泛用于集成电路中
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知识4 知识 直接耦合
20121111前置放大部分前置放大部分功率放大部分功率放大部分npnnpn复合管复合管pnppnp复合管复合管负反馈负反馈otlotl功放功放20121111任务任务1前置放大电路应用前置放大电路应用11负反馈在放大电路的应用负反馈在放大电路的应用任务任务2负反馈在放大电路的应用负反馈在放大电路的应用22任务任务3功率放大电路的分析功率放大电路的分析333320121111模块3功率放大电路的分析任务1多级放大电路的组成与性能指标任务2互补对称功率放大电路的分析任务3集成功率放大电路的认识20121111任务目标
任务1 多级放大电路的组成与性能指标 任务2 互补对称功率放大电路的分析 任务3 集成功率放大电路的认识
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任务目标: 任务目标:
1.了解功率放大电路的常见类型及其特点。 2.能区分OCL功率放大电路与OTL功率放大电路的 结构,并分析其工作原理。 3.能调试常用集成音频功率放大电路。
iL RL
uo
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特点: 特点:
(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零; 等于零; (2) 每管导通时间为半个周期 ; (3) 存在交越失真。 存在交越失真。 +VCC T1
ui T2
iL RL -VCC
uo
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三、分析计算
(1)最大不失真输出功率 omax )最大不失真输出功率P
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知识2 变压器耦合
级与级之间通过变压器连接。 级与级之间通过变压器连接。 优点: 优点: ①各级的工作点彼此独立 ②具有阻抗变换作用 缺点: 缺点: ①不能传送缓慢变化信号 和直流信号。 和直流信号。 ②不能集成。 不能集成。
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知识3 光电耦合
以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递, 以光信号为媒介来实现电信号的耦合和传递, 其抗干扰能力强。 其抗干扰能力强。
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乙类互补对称功放的缺点 存在交越失真
u
i
OCL电路 电路 +VCC
ωt
uo
交越失真
T1 A iL T2 RL -VCC
ui
ωt
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图 交越失真波形
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图 改进后的OCL电路
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甲乙类互补对称功率放大电路
一. 甲乙类双电源互补对称电路 1.基本原理 1.基本原理
Ic ICM PCM
UCEM
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uce
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(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) 电源提供的能量尽可能转换给负载,减少 晶体 电源提供的能量尽可能转换给负载, 管及线路上的损失。 管及线路上的损失。即注意提高电路的效率 (η)。

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1 VCCVom Vom ( ) = − RL π 4
2
两管管耗
2 VCCVom Vom PT = PT1 + PT2 = ( ) − RL 4 π
2
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(3)电源供给的功率 E )电源供给的功率P
PE = Po + PT =
2VCCVom πRL
当 Vom ≈ VCC 时, PEm
2 VCC = ⋅ π RL
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(4)效率η )
Po π Vom η= = ⋅ PE 4 VCC
Vom ≈ VCC 时, η =
π
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≈ 78.5 %
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选管条件
1. PCM≥ PT1max =0.2PoM
PoM VCC = 2R L
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2.V ( BR ) CEO ≥ 2V CC .
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功率放大器的作用: 用作放大电路的输出级,以驱 功率放大器的作用: 用作放大电路的输出级, 输出级 执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表 指针偏转等。 指针偏转等。 例: 扩音系统 信 号 大
二、工作原理(设ui为正弦波) 工作原理( 为正弦波)
静态时: 静态时: ui = 0V → ic1、ic2均=0(乙 ( 类工作状态) 类工作状态) → uo = 0V 动态时: 动态时: ui > 0V ui < 0V T1导通,T2截止 导通, iL= ic1 ; T1截止,T2导通 截止, iL=ic2
Rb1
T1靠近饱和区
Rc1
T1
Rb2
Rc2 +VCC
+ T2
+
& Ui

& UO

图 1(a) (
两个单管放大电路简单的直接耦合
点互相影响; (3)各级静态工作点 点互相影响; )各级静态工作点Q点互相影响 基极和集电极电位会随着级数增加而 上升; 上升; (4)不便于分析、设计和调试。 )不便于分析、设计和调试。 (5)零点漂移(如何克服)。 )零点漂移(如何克服)
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+VCC R1 D1 ui D2 R2 iL T2 RL -VCC
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T1 UL
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波形关系: 波形关系: 特点: 特点:存在较小的静态 电流 ICQ 、IBQ 。 每管导通时间大 于半个周期, 于半个周期,基 本不失真。 本不失真。 t iC USC /RE
iB
iB IBQ uBE uB1 iC
单个管子在半个周期内的管耗
vo 1 π PT1 = (VCC − v o ) d(ω t ) 0 2π RL

V sin ωt 1 π (VCC − Vom sin ωt ) om d(ω t ) = 2π 0 RL

Vom 1 π VCCVom ( sin ω t − sin 2ω t ) d(ω t ) = 2π 0 RL RL
音频功放电路原理图
NPN复合管 NPN复合管
PNP复合管 PNP复合管 负反馈 OTL功放 OTL功放
前置放大部分
功率放大部分
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内容提要
1 任务1 任务1 前置放大电路应用
2
任务2 任务2 负反馈在放大电路的应用
3 3
任务3 任务3 功率放大电路的分析
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模块3 功率放大电路的分析
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阻容耦合电路的频率特性: 阻容耦合电路的频率特性:
A
耦合电 容造成 三极管结 电容造成
f
缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。 缺点:不能传送缓慢变化信号和直流信号。 要求:耦合电容容量较大。 要求:耦合电容容量较大。 用于:分立元件电路。 用于:分立元件电路。
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丙类:导通角小于180° 丙类:导通角小于 °
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图2-21 功率放大电路的三种状态
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知识3 乙类互补对称功率放大电路 知识
选两只特性相同、类型不同的三极管, 选两只特性相同、类型不同的三极管,使它 们工作在乙类放大状态,一只负担正半周信号的 们工作在乙类放大状态 放大,另一只负担负半周信号的放大,在负载上 将这两个输出波形合在一起,得到一个完整的放 大了的波形,这就是互补功率放大电路。 双电源互补对称功率放大电路 双电源互补对称功率放大电路又称为无输出 功率放大器。 电容功率放大器,简称OCL功率放大器 功率放大器 。
健 职业 术学
项目2 项目2 音频功率放大 器的制作
许多电子产品都要用到音频功率放大器,诸如音响、电 视机、收音机等,均要求放大电路的末级有足够的功率去推 动扬声器(喇叭)音圈振动发出声音。这种用于向负载提供 足够信号功率的放大电路称为功率放大电路,简称功放。音 频功率放大器的作用是将微弱的声音电信号放大为功率或幅 度足够大、且与原来信号变化规律一致的信号,即进行不失 真的放大。
Po max η= × 100% PE
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。 (5)功放管散热和保护问题 )
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知识2. 知识 功率放大电路认识
根据在正弦信号整个周期 内的导通情况, 内的导通情况 , 三极管可 分为几个工作状态: 分为几个工作状态: 甲类: 甲类:一个周期内均导通 乙类:导通角等于180° 乙类:导通角等于 ° 甲乙类:导通角大于180° 甲乙类:导通角大于 °
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方法: 方法
考虑级间影响
Rsn = Ro ( n −1)
RL ( n −1) = Rin
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任务2 任务2 互补对称功率放大电路的分析
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知识1. 知识 功放电路的性能要求及特点
(1)输出功率 尽可能大 )输出功率Po尽可能大 (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, 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 。
知识1 阻容耦合
放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。 放大电路的前级输出端通过电容接到后级输入端。 +VCC RB C1
T1 R1 C2 T2 R2 RE1 CE RC
RB
C3 T3
C4 RL uo
RS us ui RE2
RE2
优点:各级的静态工作点彼此独立; 优点:各级的静态工作点彼此独立;
电路中增加 R1、D1、D2、R2支路 静态时: 静态时 T1、T2两管发射结电位分 别为二极管D 别为二极管 1、 D2的正向导通 压降, 压降,致使两管均处于微弱导 通状态——甲乙类工作状态 通状态 甲乙类工作状态 加入正弦信号。 动态时: 动态时:设 ui 加入正弦信号。正半 截止, 周 T2 截止,T1 基极电位进一步 提高,进入良好的导通状态; 提高,进入良好的导通状态;负 半周T 截止, 半周 1截止,T2 基极电位进一步 提高,进入良好的导通状态。 提高,进入良好的导通状态。
ui iL RL T2 uo T1 +USC
ic1
ic2
-USC
注意: 两个晶体管都只在半个周期内工作。 注意:T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作。
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输入输入波形图 ui 死区电压 uo ´ uo uo ui T2 -VCC 交越失真
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+VCC T1
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特点: 特点:
(1)低频特性好 可以放大交 )低频特性好,可以放大交 流和缓慢变化及直流信号; 流和缓慢变化及直流信号; (2) 便于集成化。 ) 便于集成化。
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多级放大电路的动态分析
& & & Au = Au1 × Au 2 × L Aun ×&
Ri = Ri1
Ro = Ron
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任务1 任务1 多级放大电路的组成与性能指标
输 入
输入级 第二级
健 职业 术学
输 出
推动级
输出级
耦合方式:信号源与放大电路之间、 耦合方式:信号源与放大电路之间、两级放大电 路之间、放大器与负载之间的连接方式。 路之间、放大器与负载之间的连接方式。 常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、变压器耦 常用耦合方式:直接耦合、阻容耦合、 光电耦合。 合、光电耦合。 对耦合电 路的要求 静态:保证各级有合适的Q点 静态:保证各级有合适的Q 动态: 动态: 传送信号
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复合PNP型 c ic 型 复合 e β ≈ β1 β2 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。 33 2011-9-25
复合管的特点
第一,复合管的电流放大倍数等于两只参与复合 的晶体管电流放大倍数β1 与β 2之积,即β=β1 β 2; 第二,复合管的导电类型(NPN或PNP)取决于 参与复合β 1的第一只晶体管(或称“前管”,如 图中V1)的类型 第三,前一只晶体管的基极作为复合管的基极, 依据前一只晶体管的发射极与集电极来确定复合 管的发射极与集电极。 两管复合时,前管的集电极与发射极应接在后管 的基极与集电极之间,且保证复合管形式。
t
ib IBQ Q USC uce
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UT ICQ
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2.带前置放大级的功率放大器 2.带前置放大级的功率放大器
动画演示
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3. 电路中增加复合管 增加复合管的目的:扩大电流的驱动能力。 增加复合管的目的:扩大电流的驱动能力。 e c ic ib ib b T1 T1 b T2 T2 ic c c e ic ib ib b b 复合NPN型 型 复合
( Pomax VCC − VCES 2 ) 2 (VCC − VCES ) 2 VCC 2 = = ≈ RL 2 RL 2 RL
实际输出功率P 实际输出功率 o
Po = Vo I o =
Vom
Vom ⋅ = 2 2 ⋅ RL 2 RL
Vom
2
图解分析 演示图
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(2)管耗 T )管耗P
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一. 结构
互补对称:电路中采用两个晶体管: 互补对称:电路中采用两个晶体管:NPN、 、 PNP各一支;两管特性一致。组成 各一支; 各一支 两管特性一致。 互补对称式射极输出器
+VCC
T1
NPN型 型
ui T2
iL
PNP型 型 -VCC
RL
uo
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