《模拟电子线路》第6章-杨凌
6.4-功率器件-模拟电子线路(第2版)-杨凌-清华大学出版社
热路 热的传导路径。
Lanzhou University Ling Yang
§6.4.1 功率BJT
热阻RTf
功率BJT 热源
垫片
热阻RTj
(a) 两种常用散热器
Tj
RTj Tc RTc Tf RTf
Ta
RT 功耗 PCM
PCM
=
Tj
Ta RT
(c) 散热等效热路
热阻RTc
(b) 功率BJT装在散热片上
RT ≈ RTj +RTc +RTf Tj－Ta=PCMRT
最高允 许结温
环境 温度
Lanzhou University Ling Yang
iC C 二次击穿
B
A 一次击穿
o
vCE
(a) 二次击穿现象
§6.4.1 功率BJT
2、功率BJT的二次击穿
iC
二 次
击
穿
临
界
曲
线
o
vCE
(b) 二次击穿临界曲线
Lanzhou University Ling Yang
结语
本节介绍了功率BJT、功率MOSFET以及功率模块。重点讨论了 功率BJT的散热和二次击穿问题，强调了其保护措施。
本章主要研究低频功率放大电路，包括甲类、乙类以及甲乙类功 率放大电路。随着线性集成电路的发展，集成功放得到了日益广泛的 应用。OTL、OCL和BTL电路均有各种不同输出功率和不同电压增益 的多种型号的集成电路。
S
N+
N+
P
N－ 型外延层 N+ 型衬底
D VMOS管的结构剖面图
金属 大功率器件。 耐压可高达1 000V以上，
模电第6章课后答案
选择合适的答案填入空内。
（1）对于放大电路，所谓开环是指B.无反馈通路D.无负载B.存A.输入电阻增大B.输岀量增大C.净输入量增大D.净输入量减小<3）直流负反馈是指__________ 。
A.直接耦合放大电路中所引入的负反馈B.只有放大直流信号时才有的负反馈C.在直流通路中的负反馈（4） _____________________ 交流负反馈是指。
A.阻容耦合放大电路中所引入的负反馈B.只有放大交流信号时才有的负反馈C.在交流通路中的负反馈（5）为了实现下列目的，应引入A.直流负反馈B.交流负反馈①为了稳宦静态工作点，应引入:②为了稳宦放大倍数，应引入：③为了改变输入电阻和输出电阻.应引入④为了抑制温漂，应引入:⑤为了展宽频带，应引入。
解：（1）B B(2) D(3) C (4) C(5) A B B A B选择合适答案填入空内。
A.电压B.电流C.串联D.并联(1)为了稳宦放大电路的输岀电压，应引入负反馈：(2)为了稳左放大电路的输出电流，应引入负反馈：(3)为了增大放大电路的输入电阻，应引入负反馈：(4)为了减小放大电路的输入电阻，应引入负反馈：(5)为了增大放大电路的输岀电阻，应引入负反馈：(6)为了减小放大电路的输出电阻，应引入负反馈。
解：（1) A (2) B (3) C(4) D(5) B (6) A判断下列说法的正误，在括号内填入"J ”或“ X ”来表明判断结果。
(1)只要在放大电路中引入反馈，就一泄能使其性能得到改善。
()(2)放大电路的级数越多，引入的负反馈越强，电路的放大倍数也就越稳定。
()(3)反馈量仅仅决定于输出量。
()(4)既然电流负反馈稳定输出电流，那么必然稳定输岀电压。
()解：(1) X (2) X (3) V (4) X判断图所示各电路中是否引入了反馈，是直流反馈还是交流反馈, 是正反馈还是负反馈。
设图中所有电容对交流信号均可视为短路。
解：图（a ）所示电路中引入了直流负反馈。
模拟电子线路课程设计
模拟电子线路课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解模拟电子线路的基本概念，掌握常用电子元器件的原理与功能；2. 学会分析简单的模拟电子电路，了解其工作原理与性能特点；3. 掌握模拟电子线路的设计方法，能运用所学知识解决实际问题。
技能目标：1. 培养学生动手实践能力，能够正确搭建和调试模拟电子线路；2. 培养学生运用电路仿真软件进行模拟电子线路设计与分析的能力；3. 提高学生的团队协作和沟通能力，能够共同完成课程设计任务。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对电子技术的兴趣，培养良好的学习态度；2. 培养学生勇于创新、敢于实践的精神，增强自信心；3. 培养学生关注社会发展，认识到电子技术在生活中的应用和价值。
课程性质：本课程为实践性较强的电子技术课程，旨在培养学生的实际操作能力和创新设计能力。
学生特点：学生处于高中阶段，具备一定的电子技术基础，对新鲜事物充满好奇，动手能力强，但理论知识相对薄弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作，鼓励学生自主探究和团队合作，提高学生的综合能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 理论知识学习：- 电子元器件原理与功能，包括电阻、电容、二极管、三极管等；- 模拟电子电路基本原理，如放大器、滤波器、振荡器等；- 电路分析方法，如等效电路、交流分析、直流分析等。
对应教材章节：第一章至第四章。
2. 实践操作：- 电路搭建与调试，以教材中的典型电路为例，进行实际操作；- 电路仿真软件应用，如Multisim、Proteus等，进行电路设计与分析；- 课程设计任务，分组进行模拟电子线路设计与展示。
对应教材章节：第五章、第六章。
3. 研讨与拓展：- 结合教材内容，进行课堂讨论，深入理解电路原理；- 分析实际应用案例，了解模拟电子线路在现代科技领域的应用；- 鼓励学生进行创新设计，提高学生的综合运用能力。
清华杨素行第三版模电第6章
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7. 差模输入电阻 rid
rid的定义是rid =
Δ UId Δ IId
用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。
8. 共模抑制比KCMR
它的定义是KCMR = 20lg
Aod Acd
用以衡量集成运放抑制温漂的能力。
9. 最大共模输入电压 UIcm 集成运放输入端所能承受的最大共模电压。
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第三节 集成运放的基本组成部分
偏置电路 差分放大输入级 中间级 输出级
下页 总目录
集成运放的基本组成部分
克服零 点漂移
提供电压 放大倍数
输入级
中间级
提供负载所 需功率及效
率
输出级
偏置电路
集成运放的基本组成
向各放大级 提供合适的
偏置电流
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一、偏置电路
镜像电流源是最简单、最基本的电流源，而比例电流源和微电流源都是在镜 像电流源的基础上，稍加变化、发展而得到的。
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10. 最大差模输入电压 UIdm 集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最 大电压。
11. -3dB带宽 fH Aod下降 3dB 时的频率。
12. 单位增益带宽 BWG
Aod降至 0dB 时的频率。 13. 转换速率 SR 在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时， 输出电压的最大变化率，单位为V/μs。
1. 镜像电流源
+VCC
IREF
VCC - UBE1 R
IC2
I REF
1 1
2
当β >>2 时
R 2IB
IC1 IB1
《模拟电子线路》课程教学大纲
模拟电子线路Analogue Electronic Circuits一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分： 4学分课程总学时：64学时，其中讲课： 64学时课程性质：必修开课学期：第3学期先修课程：电路分析基础适用专业：电子信息类教材：模拟电子技术，清华大学出版社，郭业才等，2011年第1版开课单位：电子与信息工程学院二、课程性质、教学目标和任务电子信息技术是现代高科技的重要方面，模拟电子技术是其中重要分支。
本课程是电子与电气信息类专业的主要的专业基础理论课程，也是必修课程，通过学习掌握模拟电子电路的基本工作原理，掌握实际系统及网络的电原理图分析，初步掌握模拟信号产生处理与变换及电源线路的设计方法，重在提高学生分析问题和解决问题的能力，为后续的课程打下基础。
课程教学采取理论联系实践的原则。
三、教学内容和要求1、半导体基础（8学时）（1）了解半导体的导电机理、PN结及其特性；（2）掌握晶体二极管的工作原理和特性、稳压管的特性；（3）掌握三极管的原理、电流分配关系以及主要参数，晶体管的三个工作区域（截止区、放大区、饱和区）；（4）了解场效应管的类型，掌握场效应管的工作原理、特性和参数（管型）。
（5）了解半导体器件的加工工艺。
重点：PN结机理、二极管特性、稳压管、三极管的工作原理；难点：三极管的工作原理。
2、基本放大电路与多级放大电路（12学时）（1）理解并掌握双极型晶体管和MOS场效应管组成的三种基本组态放大器的电路组成、工作原理、静态和动态分析方法以及主要的性能特点；（2）掌握图解分析法和等效电路分析法。
共射h参数等效模型；（3）理解放大器的增益、输入输出阻抗，了解频率响应的概念和基本分析方法；了解波特图、高频等效 模型；（4）了解共集电路与共基电路的分析及比较；（5）熟悉多级放大器的工作原理和分析方法，熟悉多级放大电路的耦合的特点，掌握温度漂移及静态工作点稳定电路的分析。
重点：图解分析法和等效电路分析法、静态工作点及其稳定电路；难点：等效电路分析法和多级放大电路。
《模拟电子线路》第1章杨凌
史上最重要的里程碑。
1939年,约翰· 阿塔那索 夫(John Atanasoff)和克里福 德· 贝里(Clifford Berry)研制 制成功了世界上第一台电子 计算机—ABC。它有300多 个电子管，用电容充当存储
器，采用二进制计数，每15
秒完成1个计算操作。 图1.1 ABC
§1.1 引言
教材及参考书籍
1.《模拟电子线路》 杨凌编著 机械工业出版社，2007年第1版
2.《模拟电子技术基础》华成英 童诗白主编 高等教育出版社，
2006年第4版 3.《电子技术基础》(模拟部分) 康华光主编 2006年第5版 4.《模拟电子技术基础》孙肖子 张企民 编著 高等教育出版社，
西安电子科技大学出版社，2001年第1版
t/s (d)时间连续、幅值离散 D/A转换器输出信号
§1.3 课程的特点及学习方法
“模电”是一门理论性、工程性、实践性都很强的课程，与 数学、物理课程有着明显的区别，甚至与同为专业基础课的电
路课程也有着显著的区别，它与电路课程的主要区别在于:
1、采用的数学模型和分析方法不同。“电路”课程采用理 想模型和严格计算的方法，而“模电”课程则普遍采用近似模 型和工程估算的方法。有人说：“近似估算是电子线路的灵 魂”，从工程角度来看，此话并不为过。 2、“电路”课程所涉及到的元器件大都为线性的，而“模 电”课程所面对的却是非线性器件。
时间离散,数值连续(取样信号)
时间连续,数值离散(D/A转换器输出信号) 处理模拟信号的电子电路称为模拟电路。
§1.2 电子系s
(a)时间、幅值均连续
v/V
(b) 时间离散、幅值连续 （取样信号） v/V
0
(c)时间、幅值均离散 A/D转换器输出信号
模拟电子线路 [英文课件] ppt-杨凌【英文】(机械工业出版)-chpt 11
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§10.1 Rectifier and Filter
v2 , vL, vC
τc=(Rint∥RL)C ≈RintC ↓
ωt O
τc=RintC↓
D1 D3 √
D2 D4 √
D1 D3 √
D2 D4 √
τd=RLC≥(3～5)—↑T2
iL, iD
(11-6)
O
ωt
Figure 10.5
§10.1 Rectifier and Filter
VL 2 V2 0.9V2
O Figure 10.6
Tr
v1
v2
IL
L + vL RL
－
Figure 10.7
三、Inductance Filter
Example 10.1 Yang P339 Example 11-1
§10.2 Series Feedback Regulators
The fundamental classes of voltage regulators are linear regulators and switching regulators. Both of these are available in integrated circuit form. There are two basic types of linear regulator. One is the series regulator and the other is the shunt regulator. In this section, we will look at the series regulator.
For highest accuracy, DZ is replaced with an IC reference. As shown in Figure 10.10.
模拟电子技术第六章 习题与答案
第六章 习题与答案6.1判断题（1）直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。
（ ╳ ）（2）直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。
（ √ ）（3）在变压器二次电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。
（ √ ）（4）若U 2为电源变压器二次电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波2。
（ √ ）（5）当输入电压U i 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。
（ ╳ ）（6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。
（ √ ）（7）整流电路可以将正弦电压变成脉动的直流电压。
（ √ ）（8）电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。
（ √ ）（9）在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，输出电压平均值变为原来的一半。
（ ╳ ）（10）因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈，因此可能产生自激振荡。
（ ╳ ）（11）线性直流电源中的调整管工作在放大状态，开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。
（ √ ）6.2单相桥式整流电路如图6-64所示，已知2u t ω=，L 52R C T =。
图6-64 单相桥式整流电路 （1）估算输出电压U o 大小并标出电容C 上的电压极性。
（2）L R →∞时，计算U o 的大小。
（3）滤波电容C 开路时，计算U o 的大小。
（4）二极管VD 1开路时，计算U o 的大小；如果VD 1短路，将产生什么后果？（5）如VD 1～VD 4中有一个极性接反，将产生什么后果？解：（1）U o =1.2 U 2=1.2╳25=30V C 的极性是上+下—（2）U o 2≈1.414╳25=35.35V（3）U o =0.9 U 2=0.9╳25=22.5V（4）二极管VD 1开路时：U o = U 2=25=25V如果VD 1短路，VD 4将被烧坏。
电子线路(非线性部分)第六章课后习题解答
AdA1 AoAF ( s ) 83 ×103 所以,Ho ( s ) = = (s+35.7 ×103) 2 s s 3 Ho ( s ) 83 ×10(s+35.7 ×103) H (s) = = 1 + Ho ( s ) s 2 +85 ×103 s + 2.96 ×109 已知 i (t ) = Mf sin t d i ( t ) ω i (t ) = = Mf cos t = 20π ×103 cos 2π ×103 t (rad / s ) dt 其中ω im=2π × 103 rad / s
A d A1 A o | w L | 219.9 × 10 3 =± =± rad / s τ RC 3.6 × 10 3 × 0.3 × 10 6
因为Vo(s)=
sφ o(s) sH ( s )φ i ( s ) Ho ( s ) = , H (s) = Ao Ao 1 + Ho ( s ) AdA1 AoAF ( s ) 1 + sτ 2 式中 Ho ( s ) = , AF ( s ) = s sτ 1 其中,τ 1=R1C=0.53 × 10-3 s,τ 2=R2C=0.028 ×10-3 s
解:要求加到中频放大器输入端调频波的 M ' f = Mf /10, 即w ' m = wm /10, 则 VCO
产生的调频波,其最大角频偏 wm 0 = wm w ' m = AoVcm . 其中 Vcm 为 VCO 的控制电压,即输出解调电压 vo 幅度 V m
由于Vcm=Adw'm,则wmo=wm-w'm=AoAdw'm 即wm=(1+AoAd )w'm=10w'm, 所以AoAd=10-1=9
模电杨素行第六章答案
模电杨素行第六章答案在模拟电路的学习中，杨素行的《电子技术基础》可以说是一本经典的教材。
其中第六章，是一片广袤的深海，涉及到的概念众多，需要认真学习和理解。
而在许多读者中，很多人都会遇到第六章题目做错的问题。
在这篇文章中，我将会探讨第六章的主要内容，并分享一些可能更加正确的答案。
第六章主要讲述的是反馈的概念和种类。
反馈是指将一个系统的一部分输出反馈到输入端口，来对输入端口的信号进行调制的过程。
根据反馈的形式和传递路径，可以将反馈分为正反馈和负反馈。
在正反馈中，输出信号与输入信号的相互作用是增强的，它会使得系统不稳定，并可能引起系统崩溃。
而在负反馈中，输出信号会反向调制输入信号，相互作用会抑制输入信号的变化，使得系统更加稳定。
因此，负反馈是电子系统中的一种重要设计技术，可以用来优化电路的性能和增强其稳定性。
另外，在第六章中，我们也学习了反馈电路的四种基本种类。
它们分别是电压反馈、电流反馈、功率反馈和电荷反馈。
这四种反馈方式有着不同的特点和适用范围。
例如，在功率放大器中，适合使用功率反馈，因为它可以消除功率放大器中的非线性失真；而在运放电路中，适合使用电压反馈，因为它可以提高电路的稳定性和增益。
接下来，我将分享一些常见的第六章习题答案。
1. 如何判断一个反馈电路是负反馈还是正反馈？对于反馈电路来说，它的输出信号是基于输入信号来判定的。
如果输出信号与输入信号是同相的，并且与系统的运算放大器性质相符合，那么这个反馈电路就是负反馈。
如果输出信号与输入信号是反相的，并且与系统的运算放大器性质相反，那么这个反馈电路就是正反馈。
在实际应用中，我们需要根据系统的性质和反馈路径的特点来判断其正反馈或负反馈。
2. 如何计算负反馈放大器的放大倍数？在具有负反馈的放大器电路中，放大倍数可以根据以下公式来计算：Af = A / (1 + β A)其中，Af是放大后的输出信号；A是未加反馈时的放大倍数；β是电路中的反馈系数。
模拟电子线路双语教学实践与探索
模拟电子线路双语教学实践与探索摘要：针对模拟电子线路双语教学问题，从教材、内容、方法、语言障碍克服和学生反馈意见等多个方面进行了分析和阐述。
关键词：教学改革；双语教学；模拟电子技术基础模拟电子线路是电子技术类专业基础课，学生和老师普遍认为该科目困难和问题较多，有“魔电”之称。
采用英文教材进行双语教学，在面对以往困难的同时，还出现了一些新的问题。
到目前为止，已经有多篇关于该课程双语教学研究的文章发表[1-4]，而且，有的老师已经将双语教学的方法拓展到了实验课堂[5]。
根据我们的教学实践，本文针对一些特殊问题展开讨论，这些特殊的问题包括：教材选择、教学内容、教学方法、语言障碍等。
一、教材选取问题由于模拟电路课程内容比较丰富，而且不同的教材各有侧重点，到目前为止，还没有我们完全满意的双语教材。
我们的做法是确定一本教材，然后适当综合其它教材内容。
鉴于目前双语教材的多样性，我们对目前比较有影响的一些教材[6-11]进行了分析，选定了neamen教授编著的《microelectronics circuit analysis and design》（微电子电路分析与设计）作为我们的教学用书，主要原因在于该套教材具有下列特点：（1）对半导体材料特性有较详细的阐述；（2）将场效应管放在晶体三极管之前讲解，突出了场效应管在当代半导体技术和集成电路技术中的重要性；（3）将单极型和双极型两种放大电路各分为两章，分别从静态工作点的设置和小信号交流放大两个角度进行了详细的剖析；（4）课后题型分为四种类型，也可以粗略地认为是4个层次，该特点适合我们开展学习；（5）一般在每一章末尾都有一个设计示例，可以提高学生的综合应用能力并激发学生学习的热情和兴趣。
另外，考虑到学生英语水平的良莠不齐，采取了学生自愿订购英文原版和翻译版的方法。
在实际的教学过程中，发现学生之间互相参阅，较多的学生采用英文版和翻译版对照阅读学习的做法。
二、教学内容neamen教授编著的《microelectronic circuit analysis and design》，内容比较丰富。
西工大,西电 孙肖子版 模电第六章 复频域系统函数与系统模拟--答案
第六章 习 题6.1 图题6.1所示电路，求u(t)对i(t)的系统函数H(s)=U(s)／I(s)。
i(t)(a)R 21FI(s)(b)R 2R图题 6.1答案解：图解6.1（a ）电路的s 域电路模型图解6.1（b ）所示。
故有2121Ls R Cs ()R ()1Ls R Cs I s U s ⎡⎤⎛⎫+ ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥+=⎢⎥++⎢⎥⎣⎦代入数据得22U(s)2s 2s 1()I(s)s s 1H s ++==++(a)F 1Ω1R1(b)1图题 6.26.2 图解6.2（a ）所示电路，求()t u 2对()t u 1的系统函数)s (U )s (U )s (H 12=。
答案解：图解6.2（a ）所示电路的s 域电路模型如图解6.2（b ）所示。
故有22122U (s)Ls R H(s)1U (s)Ls R RCs +==+++代入数据得()()35s s 2ss s U s U )s (H 2212+++==6.3 已知系统的单位冲激响应5()5()th t te U t -=，零状态响应55()()2()5()t t y t U t e U t te U t --=++。
求系统的激励f(t)。
答案解：()5s 5s h +=()25s 55s 2s 1)s (Y ++++=故得激励f(t)的像函数为()5s 1s 1535s 55s 55s 2s 1)s (H )s (Y )s (F +++=+++++==故得()-5t -5t 33()δ(t)U(t)e U(t)δ(t)1e U(t)55f t =++=++6.4 已知系统函数55s s 5s )s (H 22+++=，初始状态为()00y =-，()-20y /=-。
(1).求系统的单位冲激响应h(t);(2). 当激励f(t)=δ(t)时，求系统的全响应y(t)； (3)当激励f(t)=U(t)时，求系统的全响应y(t)。
模电课件第六章(模拟电子技术基础第四版童诗白华成英)
o
X id
X
f o
X id X
AF
反馈深度
1 AF
称为反馈深度
(1 ) 若 1 A F 1，则 A F A ,
相当于引入负反馈。
( 2 ) 若 1 A F 1，则 A F A ,
相当于引入正反馈。
正反馈和负反馈的判断
在放大电路的输入端，假设一个输入信号对地的极性， 用“+”、“-”表示。按信号传输方向依次判断相关点的瞬
瞬 时 极 性 法
时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号 的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。
反馈信号和输入信号加于输入回路一点时，瞬时极性 相同的为正反馈，瞬时极性相反的是负反馈。 反馈信号和输入信号加于输入回路两点时，瞬时极 性相同的为负反馈，瞬时极性相反的是正反馈。 对三极管来说这两点是基极和发射极，对运算放大器 来说是同相输入端和反相 输入端。
反馈框图：
实际被放大信号
开环
输出 闭环
叠加
输入
±
反馈 信号
放大器 反馈网络 正反馈 负反馈
取+ 取-
加强输入信号 削弱输入信号
用于振荡器 用于放大器
负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提 高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。
例：
RB1 C1 + ui – RC1 C2
+EC RB21 RC2
C3
+
ud uf
RE1
T1
T2
uo
RB22
RE2
CE –
Rf
RE1 Rf 、RE1组成反馈 F 网络，反馈系数： Uo RE1 R f Uf
6.3-甲乙类功率放大电路-模拟电子线路(第2版)-杨凌-清华大学出版社
T24
R11 50kΩ
RW
Lanzhou University Ling Yang
7 +VCC +15V
T14
R6 27Ω 6
R7
+
22Ω
T20
4 －VEE －15V
§6.3.2 采用复合管的甲乙类功率放大电路
复合管通常称为达林 顿 (Darlington)管。
① 复合管可用两只或 多只BJT复合，FET也能 和BJT复合。
VK=VCC/2
D1
D2
vi
T1
T2 vo
T3 RL
－VCC/2
（b）等效电路
C 5 10 1
2πRL fL
Lanzhou University Ling Yang
Pom
1
8
VC2C RL
§6.3.3 单电源甲乙类功率放大电路(OTL)
R2
7
81
R3
R4 R5
R6
2
T3
T1
T2 T4
3
R1
T5
Lanzhou University Ling Yang
+VCC
RC1
A
T2
R1
T4
vo
R2
B
vi
T1
T3 RL
－VCC
(b) 利用VBE扩大电路进行静态偏置
VAB
R1 R2
VBE 4 R2
1
R1 R2
VBE 4
由于ICQ很小，因此，甲乙类功放各项指标均可按乙类功放进行计算。
Lanzhou University Ling Yang
§6.3.1 甲乙类功率放大电路
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章末总结与习题讨论
一、本章小节
1 、熟悉对功率放大电路的一般研究问题,掌握功率放大电 路的图解分析法,理解提高功率放大电路效率的主要思想; 2 、掌握乙类功率放大电路的电路组成及工作原理(包括各 项指标的分析),理解产生交越失真的原因;
3 、熟悉VBE扩大电路及甲乙类功放的电路结构(包括达林顿
管功放). 4 、注意双电源供电的功放与单电源供电的功放的区别.
附近产生了失真,这种失真是由于晶体管的死区电压所造成的,
称为交越失真,如图6.5所示.
+VCC vi /V 0.6V －0.6V ωt
iC1
VT1 + vi
－
0
iL VT2
iC2 RL
+ vo
－
vO , iL
0 交越失真 图 6.5 ωt
－VCC
§6.3 甲乙类互补对称功率放大电路
为了克服交越失真,当vi=0时(静态时),给VT1,VT2一个适当的
(6—1)
二、功率放大电路的分类
§6.1 功率放大电路的一般问题
功率放大电路是根据输出级晶体管的导通时间进行分类
的.低频功率放大电路有三种基本类型:甲类、乙类、甲乙类. 图5.1给出了输入为正弦信号时,各类功率放大器的输出情况.
iC
iC iC iC
Q
ICQ O ωt O vCE O ωt O Q vCE
放大器的主要要求是:在一定的不失真(或失真较小)的前提下,
将交流信号功率有效地传送给负载.因此,我们将关注晶体管的 管耗问题.
§6.1 功率放大电路的一般问题
一、功率放大器的主要研究对象
1、 Po↑ 晶体管往往在接近极限运用状态下工作.
2、η↑ Po η= — PD 3、THD↓ THD与Po是相矛盾的. 4 、功放管的散热问题 5 、功率管的保护问题
ICM
iC PCM
安全
工作区
二次击穿 临界曲线
T ≤(70%～ 80%) Tj
o
图 6.17
V(BR)CEO vCE
§6.6 功率器件
二、功率MOSFET※
s
g
s
N+
N+
P
N－ 型外延层 N+ d 型衬底
金属
SiO2
图 6.18
与BJT相比,VMOS器件有以下优点: 1、功率增益高;
2 、增益稳定性好; 3 、温度稳定性高,不会产生二次击穿; 4 、开关速度快,可用于高频电路或开关式稳压电源等.
－VCC
图 6.2 OCL (Output Capacitorless)
(6—2)
§6.2 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL)
iC1
iC1
Icm1
Q O VCES VCC vCE1 2Ic
m
Icm Q O VCES Vcem VCES O vCE
Vcem1
2Vcem
(a)
iC2
(b) 图 6.3
(6—7)
§6.4 桥式功率放大电路
+VCC
vi>0, VT1√ ,VT4√ VT2× ,VT3×
VT1
+ vo －
VT3
vi<0, VT2√ ,VT3√ VT1× ,VT4×
+ VT2
vi －
RL VT4
1 VCC2 Pom= — · —— 2 RL
图 6.10 BTL (Balanced Transformerless )
R4
VT1
3
VD2 VT9
VT10 4
VT6
R7
VT7
图 6.12
§6.6 功率器件
一、功率BJT
图 6.13
1、功率BJT的散热问题 在功率放大器中,晶体管在给负载输送功率的同时,自己 也要消耗一部分功率.晶体管消耗的功率直接表现在其结温
升高,当结温升高到一定程度,就会烧坏管子,因而输出功率受
§6.6 功率器件
PD
PD=Po+2PT1
O
图 6.4
§6.2 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL)
2、功率BJT的选择 (1) PCM ≥ PT1m ≈0.2 Pom (2) │V(BR)CEO │ ＞2VCC
(3) ICM ≥ VCC/RL
【例6-1】功放电路如图6.2所示,设VCC=12V,RL=8Ω,三极管
到管子允许的PCM的限制.值得注意的是,管子允许的功耗与管 子的散热情况密切相关.如果采取适当的散热措施,就有可能 充分发挥管子的潜力,增加功率管的输出功率. (1) 表征散热能力的重要参数─ 热阻RT
热的传导路径,称为热路.阻碍热传导的阻力称)
RT ↓→ PCM↑
《 模 拟 电 子 线 路 》
第6章
杨
凌
第6章 低频功率放大器
§6.0 引言
多级放大器常用来给负载提供大的功率.例如,为扬声器之 类的小负载电阻输送很大的电流,或为开关电源之类的大负载 电阻传送很大的电压.前几章所讨论的放大器主要用于增强电 压幅度或电流幅度,因而相应地称为电压放大器或电流放大器. 本章将分析为负载传送一定功率的电路─功率放大器.对功率
RT ↑ → PCM ↓ RT ≈ RTj +RTc +RTf
0.1～3 oC/W
(2) 功率BJT的散热等效热路 (6—8)
§6.6 功率器件
(a) Tj RTj T RTc Tf RTf T c a
PC (b)
RT
(c)
图 6.14
§6.6 功率器件
(3) 功率BJT的散热计算 Tj－Ta= RT PCM
§6.2 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL)
1 VCC2 Pom= — · —— 2 RL (6-3)
2. η 与ηmax 1 PD = — ∫ π
π 0
VCCIcmsin ωt dωt = —VCCIcm= —· ——ζ
π π RL
2
2 VCC2
Po π η= — = — · ζ PD 4 Pom π ηm= —— = — ≈78.5% PD 4
§6.5 集成功率放大器
随着线性集成电路的发展,集成功率放大器的应用也 日益广泛.
一、 SHM1150Ⅱ型集成功放
1 + vi － 3
6 +VCC
VCC ±12V～ ±50V
SHM1150Ⅱ
8 vo
Pom=150W
10 － VEE 图 6.11 (a)
§6.5 集成功率放大器
R7 R6 VT4 VT5
图 6.1 (a) 甲类 晶体管的导通角θ=360o
图 6.1 (b) 乙类
晶体管的导通角θ=180o
§6.1 功率放大电路的一般问题
iC iC 图 6.1 (c) 甲乙类
Q
ICQ O ωt O vCE
晶体管的导通角 180o ≤ θ≤360o
三、功率放大电路提高效率的主要途径
晶体管的静态电流是造成管耗的主要因素,所以是影响功 率放大电路效率的主要原因.可以证明:即使在理想情况下,甲类 功放的最高效率只有50%.提高功放效率的一个基本思路是将Q 点下移.
vCE
o
图 6.16
vCE
§6.6 功率器件
产生二次击穿的机理目前尚不完全清楚.一般说来,二次 击穿是一种与电流、电压、功率和结温都有关系的效应.其 物理过程多数认为是由于流过BJT结面的电流不均匀,造成 结面局部高温(称为热斑),因而产生热击穿所致.这与BJT的
制造工艺有关.
2、BJT的安全工作区 V ≤ 80% V(BR)CEO I ≤ 80% ICM P ≤ 50%PCM
vi VD1 VD2 VD3
+VCC
RE6 VT6
VT1
VT2
NPN
vo iL
200左右.可见,NPN管
和PNP管不能很好地 匹配,所以,输出级采用
RC6
VT3
RL VT4 VT5
PNP
－VCC
达林顿管.
图6.8
§6.3 甲乙类互补对称功率放大电路
三、甲乙类单电源互补对称功放(OTL)
+VCC
+VCC /2
(6—4) (6—5)
§6.2 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) 三、功率BJT的选择
1、PTm与Pom的关系 PT PD－Po 2 12 PT1= PT2= — = ——— =Pom —ζ－ —ζ 2 2 π 2
2 dPT1 —— =Pom — －ζ π dζ
dPT1 —— =0 dζ PT1m= PT2m=Pom ζ≈0.6,即 Vom≈0.6VCC时
2 1 —×0.6－ —×0.62 ≈0.2Pom π 2
(6-6)
§6.2 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL)
VCC2 1.27 ——) P/ ( 2 R 1.2 L 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.137 PT1 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Vom /VCC Po
偏置电压,使之处于微导通状态.从而让电路工作在甲乙类状态.
一、甲乙类双电源互补对称功放
+VCC RE3 vi VD1 VD2 VT2 RC3 图 6.6 iL RL VT3 iC1 vi R1 vo R2 VT2 RC3 图 6.7 iC2 VT4 iL RL +VCC RE3 VT3 iC1
VT1
【参考答案】
Tj=125oC, Tc=85oC, Tf=75oC
二、二次击穿
§6.6 功率器件
1、二次击穿现象
功率管在实际应用中,常发现功耗并未超额,管子也不发烫, 但却突然失效,这种损坏不少是由于“二次击穿”所致.