模拟电子技术教案第14周

广东省技工学校文化理论课教案（首页）共 5 页科目模拟电子技术课题功率放大器（一）授课日期第14周第1次课时 2班级制冷高101授课方式讲授、板书、任务驱动法、实验相结合作业题数无拟用时间/教学目的了解功率放大电路的任务、特点和要求。

选用教具挂图无重点理解无输出变压器功率放大电路(OCL、OTL)的组成和工作原理。

掌握OCL、OTL电路的分析方法；P om、P G、P CM的估算和功率管的选管条件。

难点1．功率放大器工作原理及性能特点。

2．P om、P CM的估算方法和功率管的选管条件。

教学回顾学生都能理解甲类、甲乙类、乙类工作原理，效果不错。

说明第14周第1次审阅签名：陈瑛【复习回顾】通过上次课的学习，我们学习了集成运算放大器。

【引入新课】我们今天学习功率放大器，这就是本课的教学目标。

【新课内容】一般电子设备其多级放大电路的最后一级总是用来推动负载工作，例如使扬声器发出悦耳动听的声音，使电动机旋转，使仪表指什偏转等等；因此要求有大的输出功率，即不但要向负载提供大的信号电压，而且要向负载提供大的信号电流，这种以供给负载足够大的信号功率为目的的输出级称为功率放大器。

那么功率放大器和电压放大器到底有什么区别呢？就放大信号而言，功率放大器和电压放大器是没有本质的区别。

但对电压放大器要求放大倍数大，工作稳定；而对功率放大器则要输出功率大（即不但要向负载提供大的信号电压，而且要向负载提供大的信号电路。

）、效率高。

那么什么叫放大器的效率呢？一、功率放大器的效率和分类1、放大器的效率：定义为负载得到的信号Po 与电源供给的直流功率P DC 之比。

，即ODCP P η=P O 为输出功率，为输出电压与输出电流的有效值之积，即P O =U O I ODC P 为电源电压与流过电源的平均电流之积，即DC CC O P V I =2、功率放大器的分类 A 、按工作方式来分：甲类放大：在输入信号的整个周期内都有集电极电流通过三极管，这种工作方式称为甲类放大。

（如前面介绍的电压放大器就是甲类放大。

） 乙类放大：仅有在输入信号的半个周期内 有集电极电流通过三极管，这种工作方式称为乙类放大。

（详见双电源互补推挽功率放大器（OCL 电路）甲乙类放大：与乙类类似，只是在静态的时候三极管已经微微导通。

（详见下面甲乙类互补推挽功率放大器）B 、按电路形式分：单管功率放大器、变压器耦合功率放大器和互补推挽功率放大器。

接下去我们来看几个典型的功率放大器。

二、典型电路——互补推挽功率放大器 1、双电源互补推挽功率放大器（OCL 电路）如图所示是OCL 原理电路，采用双电源供电，V1是NPN 型管，V2是PNP 型管，要求两管的特性相同。

由图可见，两管的基极和基极连在一起，两管的发射极和发射极连在一起，信号由基极输入，发射极输出，负载接在公共发射极上，因此它是由两个射极输出器组合而成的。

主要技术指标： （1）输出功率 工作在乙类状态的OCL 电路，静态时每个管子的静态电流为零，因此流过负载RL 的静态电流为零。

当输入正弦信号时，两管的集电极电流都为半个周期的正弦波。

其最大输出功率P Om 为：（最大输出电压幅度Om cc U V ≈）22111222om CCOm O O om om L LU V P U I U I R R ===⨯≈⨯（2）效率 输出的信号功率实际上是由直流电源提供的，而直流电源提供的功率只有一部分转化成信号功率，另一部分主要被管子消耗掉了。

可以证明两组电源供给的总功率DC P 为()122()CC CC CES DC CCcm LV V U P V I R ππ-==则效率为：44Om CC CES OmDC L CCP V U U P R V ηππ-===(理想情况下CES U =0，Om cc U V =，η达到最大值，即78.5%4πη==。

)（3）管耗 输出回路（两管）的管耗为电源供给的功率与输出功率之差。

可以证明两管管耗的最大值P Tm （双）为：(0.4TM om P P ≈双）每个管子的最大管耗P Tm （单）为：(0.2om TM P P ≈单）例题：如上图OCL 电路中已知15CC V V =、8L R =Ω、0CES V =，试求该电路的实际最大输出功率和效率。

三极管V 1、V 2的P CM 、U （BR ）CEO 和I CM 应如何选择。

由上述公式可知：上述的OCL电路，从其输出波形图中可以看到信号波形在正、负半周的交接处有失真，这个失真称为交越失真。

这是由于乙类放大无直流偏置，因此当输入信号低于三极管的死区电压时两管都截止，这样就在正、负半周的交接处产生了交越失真。

为了避免交越失真可以为两管设置一个略大于死区电压的正向偏压，使两管处在微导通。

如下所示。

2、甲乙类互补推挽功率放大器该电路主要由三个三极管组成，其中V1起到信号放大的作用，V2、V3是功率放大，跟前面的OCL电路相比较，功率放大电路的V2、V3管的基极串联了两个二极管，我们知道二极管的导通电压跟三极管基极导通电压是相适的，因此在电路正常工作时，就保证了V2、V3始终处在微导通状态。

起到了克服交越失真的作用。

由于V2、V3完全对称，因此K点电压为0V。

OCL电路由于采用双电源供电，在使用中有诸多不便，因此在有些场合采用单电源供电的互补推挽功率放大器，又称为OTL电路。

3、单电源互补推挽功率放大器（OTL电路）V与上述电路类似，唯一区别是单电源供电，所以K点电压为/2CC注意：调试时还应注意V4、V5管不容许断开，否则将使功放管V2、V3击穿。

当然负载不能短路，否则功率管V2、V3会因电流过大而烧毁。

在安装时要注意：由于功放管的功耗较大，因此一般都要安装散热板，这一点对大功率功放管特别重要。

【课堂小结】1、功率放大器有三种工作状态：甲类工作状态、乙类工作状态、甲乙类工作状态。

2、OTL甲类互补对称电路和OTL甲乙类互补对称电路的工作原理和参数计算。

【课后作业】课后习题 5.4 5.9广东省技工学校文化理论课教案（首页）共 6 页科目模拟电子技术课题功率放大器（二）授课日期第14周第2次课时 2班级电子高101授课方式讲授、板书、任务驱动法、实验相结合作业题数无拟用时间/教学目的掌握OCL、OTL电路的分析方法；P om、P G、P CM的估算和功率管的选管条件。

选用教具挂图无重点理解典型集成功率放大电路。

了解功率管的安全使用知识。

难点理解典型集成功率放大电路。

了解功率管的安全使用知识。

教学回顾学生能掌握OTL、与OCL的功放电路的形式，对最大功率的计算也知道怎么算，很好。

说明第14周第2次审阅签名：陈瑛【复习回顾】通过上次课的学习，我们学习了功率放大器的基本知识【引入新课】我们今天学习功率放大器的应用，这就是本课的教学目标。

【新课内容】无输出变压器的推挽功率放大器(OTL )输入变压器倒相式推挽OTL 功放电路一、电路结构如图7.4.1所示。

图中，V 1、V 2为参数一致的NPN 型功率管。

R 1、R 2和R e1为V 1的偏置电阻；R 3、R 4和R e2为V 2的偏置电阻，保证管子静态时处于微导通状态，以克服交越失真。

R e1和R e2为电流负反馈电阻，稳定静态工作点，并减小非线性失真。

输入变压器用作信号倒相耦合，在次级N 1、N 2上产生大小相等、相位相反的信号v b1和v b2 。

C L 为耦合电容，作用是隔直通交，并兼作V 2管的电源。

二、工作原理静态时，A 点电位为V G /2。

由于C L隔直流，则R L 上无电流。

v i 正半周，v b1> 0，V 1导通(V 2截止)，i c1流过负载R L ；v i 负半周，v b2 > 0，V 2导通(V 1截止)，i C2流过负载R L 。

在输入信号v i 一个周期内，两管轮流工作，R L 上得到完整的放大信号。

输出端交流通路如图7.4.2所示。

互补对称式推挽OTL 功放电路一、电路结构 如图7.4.3所示。

V 2、V 3为特性对称的异型功放管；V 1为激励放大管，推动V 2、V 3功放管。

R P1作用是调节A 点电位保持V G /2。

R P2作用是调节V 2、V 3管偏置电流，克服交越失真。

C 4为自举电容。

使V 2、V 3工作时为共射组态，提高功率增益。

R 4为隔离电阻：对交流而言把B点电位和“地”点电位分开。

二、信号的放大过程输入信号v i 负半周时，V 1输出正半周信号，V 2导通(V 3截止)，i 2通过R L ；v i 正半周时，V 1输出负半周信号，V 3导通(V 2截止)，i 3流过R L 。

在v i 一周期内，V 2、V 3轮流导电，R L 上得到完整的信号。

三、最大输出功率 因C 3的作用，单管电源电压为V G /2。

则输出最大功率时，输出管的集电极电压和集电极电流峰值分别为G cem 21V V ≈'； LG L cem cm 2R V R V I ='≈' 忽略饱和压降和穿透电流，则最大输出功率为图7.4.3 互补对称式推挽 OTL 功放电路 图7.4.1 输入变压器倒相式OTL 功放电图7.4.2 输出端交流 通路简化图⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛='⋅'=G L G cem cm om 2122121V R V V I P 即 L2Gom 8R V P =(7.4.1) [例7.4.1] 设图7.4.3互补对称OTL 功放电路中，Ω==8,V 6L G R V ，求该电路的最大输出功率？解 W 56.0W88682L 2G om ≈⨯==R V P无输出电容功率放大器(OCL )“OCL ”功放电路：无输出耦合电容的功率放大器。

OCL 功放电路简析一、中点静态电位必须为零(V A = 0)如图7.5.1所示。

为了防止因输出端A 与负载R L 直接耦合，造成直流电流对扬声器性能的影响，则A 点静态电位必为零。

采用的办法是：1．双电源供电：电压大小相等，极性相反的正负电源。

2．采用差分放大电路。

二、最大输出功率输出最大功率时，集电极电压和电流的峰值分别为G cemV V ='， LG L cem cm R VR V I ≈'=' 则最大输出功率为G L G cem cmom 2121V R V V I P ⋅⎪⎪⎭⎫⎝⎛='⋅'= 即 L2G om2R V P = (7.5.1)OCL 电路实例OCL 电路实例如图7.5.2所示。

一、电路组成说明1．用复合管提高功率输出级的电流放大倍数V 4、V 6组成NPN 型复合管，V 5、V 7组成PNP 型复合管，见图7.5.3。

二者组成复合互补功率输出级。