第3章功率放大器PPT课件

缺 双电源， 点 电源利用率不高
最大输出功率
主
Pom
1 2
V
2 CC
RL
要 公
直流电源消耗功率
PE
2 VC
CIcm
式 效率 理 想 78.5%
最大管耗 PC1m 0.2Pom
OTL
结构简单，效率高，频率 响应好，易集成，单电源
输出需大电容， 电源利用率不高
Pom
1 8
V
2 CC
RL
PE
1 VC
CIcm
甲乙类工作状态失真大， 静态电流小 ，管耗小，效率较高。
单管甲类电路
做功放适合吗？
乙类推挽电路 iB
0
u BE
UomVCC2UCES
信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。 两只管子交替工作，称为“ 推挽 ”。设 β为常量，则负载
上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
OTL 电路
输入电压的正半周：
＋VCC→T1→C→RL→地
＋
C 充电。
输入电压的负半周：
C 的 “＋”→T2→地→RL→ C
“ －” C 放电。
静态 uI 时 U B， U EV 2 CC
Uom(VCC
2)UCES 2
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。
开启 电压
① 静态时T1、T2处于临界导通状态， 有信号时至少有一只导通；
② 偏置电路对动态性能影响要小。
消除交越失真的互补输出级
静 态UB ： 1B2UD1UD2 动 态ub： 1ub2ui
若I
＞
2
＞I
，
B
则
U B1B2
R3＋R4 R4
U BE
故称之为U BE倍增电路
小结
1. 功率管的工作类型
电路组成及工作原理
+VCC V1 iC1
ui = 0 V1 、 V2 截止 ui > 0 V1 导通 V2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
+ ui
RL V2 iC1
+ ui < 0 V2 导通 V1 截止
uo
io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
VEE
UomVCC2UCES
则：
UcemVC 2CUCES
P om 1 2UceIm cm 1 2U R c2Lem 8 12V C R 2L C
PV
VCC 2
´
1
I
0
cm
sin
wtd (wt )
VCC I cm
V2 CC
2RL
=Po 78.5%
PE 4
四. 交越失真
信号在零附近两
＋
只管子均截止
＋
消除失真的方法： 设置合适的静态工作点。
三、甲乙类单电源互补对称放大电路
— OTL电路(Output Transformerless )
RB1 ++
ui RB2
RB
+VCC
V1
V4 + C
V5 E V2
RL
+
uo
+
RE CE –VEE
电容 C 的作用：
1)充当 VCC / 2 电源 2)耦合交流信号
当 ui = 0 时:
UEVCC /2
一、功率放大电路研究的问题
1. 性能指标：输出功率和效率。
若已知Uom，则可得Pom。
Pom
U
2 om
RL
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。
2. 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。
3. 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。
在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近
最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近c-e反向击穿电 压U(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗 散功率PCM 。称为工作在尽限状态。
第3章 功率放大器
1、功率放大电路简介
一、功率放大电路研究的问题 二、对功率放大电路的要求 三、晶体管的工作方式 四、功率放大电路的种类
功率放大电路以获得最大输出功率为目标，即 不仅要求足够大的电压变化量，而且还要求足够大 的电流变化量，它能高效地把直流电能转化为按输 入信号变化的交流电能，即能够向负载提供足够输 出功率的电路称为功率放大器，简称功放。
乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless)
静态时，UEQ＝ UBQ＝0。
输入电压的正半周：
＋
＋VCC→T1→RL→地
输入电压的负半周：
地→RL →T2 → －VCC
UomVCC2UCES
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless)
负半周，VT2导通，
iC2 流过负载。
在信号的整个周期 都有电流流过负载，负 载上 iL 和 uO 基本上 是正弦波。
电容器C选择： C 1
2π RL fL
电容 C 的作用：
1)充当 VCC / 2 电源 2)耦合交流信号
交越失真
OTL 乙类互补电路图解分析
假设VT1、VT2的特性曲线对称： Icm1 = Icm1 ＝ Icm， Ucem1 = Ucem2 = Ucem，
OTL电路低频特性差。
BTL 电路
①是双端输入、双端输
出形式，输入信号、负 载电阻均无接地点。 ②管子多，损耗大，使
效率低。
输入电压的正半周：＋VCC→ T1 → RL→ T4→地 输入电压的负半周：＋VCC→ T2 → RL→ T3→地
UomVCC22UCES
几种电路的比较
变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率 低，低频特性差。 OTL电路：单电源供电，低频特性差。 OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。 BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入 双端输出。
二、OCL电路
1. 输出级的要求
互补输出级是直接耦合的功率放大电路。
对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻
上无直流功耗； 最大不失真输出电压最大。射极输出形式
静态工作 电流小
符合要 求吗？
输入为零时输出为零
双电源供电时Uom的峰值接 近电源电压。
单电源供电Uom的峰值接近 二分之一电源电压。
2.基本电路
(1)特征：T1、T2特性理想对称。 (2)静态分析
T1的输入特性
理想化特性
静态时T1、T2均截止，UB= UE=0
（3）动态分析
ui正半周，电流通路为 +VCC→T1→RL→地，
＋
uo = ui
＋
ui负半周，电流通路为
地→ RL → T2 → -VCC，
uo = ui
两只管子交替工作，两路电源交替供电， 双向跟随。
PNP + NPN
PNP
复合管电路
c ic
ib b
T2 T1
e ib
b
c ic
ib b
c ic
T2 T1
1 2
e
ib b
c ic
复合NPN型 e
e 复合PNP型
晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。
六、功放管的散热问题
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
态时功放管的集电极电流近似为0。
三、晶体管的工作方式
1. 甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 2. 乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 3. 甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态
放大电路的四种工作状态：
.甲类：T管在信号Ui整个周期内都导通。ICQ较 大，管耗大、效率低 。
1、输出功率尽可能要高
PomUc2e m Ic2m1 2UceIm cm
2、效率要高 设放大器的输出功率为Po，电源消耗
的功率为PE,则功放电路的效率为：
PO PV
二、对功率放大电路的要求
1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最
大不失真输出电压最大。
2. 效率尽可能高: 即电路损耗的直流功率尽可能小，静
2(1+1) ib1
ie
1 2
V1
rbe= rbe1+ (1 + 1) rbe2
V2
(1 + 1) ib1
(1 + 1) (1 + 2) ib1
= (1 + 1 + 2+ 12) ib1
V1 V2
NPN + NPN
NPN
V1 V2
PNP + PNP
PNP
V2 V1
NPN + PNP
NPN
V1 V2
理 想 78.5%
PC1m 0.2Pom
五.复合管
复合管的组成：多只管子合理连接等效成一只管子。
目的：增大β，减小前级驱动电流，改变管子的类型。
12
不同类型的管子复合后，其 类型决定于T1管。
1. 复合管(达林顿管)
目的：实现管子参数的配对
(1 + 2 + 12) ib1
ic ib
1 ib1
ib1
类别 甲类 甲乙类 乙类
特点 无失真 Q 较高
有失真 效率高
失真大 效率最高
Q点
ICQ 较大 iC Q 较高 ICQ
Oห้องสมุดไป่ตู้
ICQ 小
iC
Q 较低 ICQ
O
ICQ = 0 iC
Q 最低 ICQ O
2. OCL 和 OTL 功放电路的特性
波形
wt wt
wt
OCL
优 结构简单，效率高， 点 频率响应好，易集成
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
.乙类：T管在信号为半周时间导通
甲类360°导电
tD T 2 导通角
.甲乙类：T管在信号在小于一周期大于半周期导
通、管耗低、提高
.丙类：T管在信号<半周时间导通
甲乙类180°～360°导电
iC
O
iC tO
Q Q Q uCE
甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。
乙类工作状态失真大，静态电流为零 ，管耗小，效率高。
UCVCC /2
当 ui > 0 时：
V1导通，C 充电，V1 的等效电源电压 + 0.5VCC。 当 ui < 0 时：
V2 导通，C 放电， V2 的等效电源电压 0.5VCC。
应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC 。
工作过程：在输入 信号的正半周，VT1 导
通，iC1 流过负载；