第五章-功率放大器讲课教案
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克服方法:在两个功放管的基极之间串入两个二 极管,利用二极管的压降为两个三极管提供正向 偏置电压,使两个三极管处于微导通状态,即工 作在甲乙类状态,克服了交越失真。
五、输出功率、电源功率、效率
1、最大输出功率:
(A)忽略2个功放管的饱和压降VCES:
(B) 考虑2个功放管的饱和压降VCES:
Pom
V
2 G
8RL
Pom
1
(Vcc 2
2
VCES)2 RL
2、电源功率:
PDC
VG2 2 RL
3、效率:
η=
PO P DC
理想最大效率为 m=
互补推挽放大器
互补是通过采用两种不同极性的三极管,利用不同极性三极管的 输入极性不同,用一个信号来激励两只不同极性的三极管,这样 可以不需要有两个大小相等、相位相反的激励信号。 利用NPN型和PNP型三极管的互补特性,用一个信号来同时激励两 只三极管的电路,称之为“互补”电路,由互补电路构成的放大
器称为互补放大器电路。
三、工作原理
1、静态时: 由于V1和V2参数一致,A点和B点的电压都是电源电压Vcc的一半。
VA= Vcc /2 。V1和V2管的发射结电压
VBE=VB — VE=VB — VA= Vcc /2 — Vcc /2 =0。 因此,发射结零偏, V1和V2都截止。
2、 动态时: A、 Vi正半周: V1管(NPN型)导通, V2管(PNP型)截止。直流 电源Vcc通过V1管向耦合电容C1充电。负载RL上输出正半周波形。 B、 Vi负半周: V1管(NPN型)截止, V2管(PNP型)导通。耦合 电容C1放电(容量足够大),向V2管提供电源,并在负载RL上输出 负半周波形。 因此,在一个周期内, V1和V2管交替工作,负载上有完整的波形 输出。
BTL有个优势 桥接状态时 电路本身的底噪会抵消同时最大电流加倍 效果要比单独使用好很多 不过传统电路接成BTL有些麻烦 有些需要用运放换相 有的电路相对复杂
现在有很多效果不错的IC连接成BTL很简单 效果也不错 比如TDA7377
5.2单电源互补对称功放电路(OTL电路) ( P119)
Leabharlann Baidu一、基本电路图
放大器的输出信号反相而已。
OTL
OCL
BTL
OTL电路采用单电源即可工作,所以在便携式功放中很常用,如果不加输出电容, 则稳态时输出电压为0.5Vcc,所以输出电容不可省去。但是输出电容也影响了电 路的低频响应。为了提高低频响应,OCL电路使用对称双电源供电,使稳态输出 为0V,省去输出电容。这时,加在负载上的最大电压为Vcc。这样电源电压利用 率偏低,因为整个电源电压为2Vcc。提高利用率的方式是使用BTL电路,负载接 在电桥中,两端的最大电压可达2Vcc,相同供电电压下输出功率是OCL的四倍, 但是元件数量翻倍。下图示出了BTL电路的原理。每次都是电桥对侧桥臂上的管 子同时导通和截止。由于负载中点电压始终在0V,我们可以把BTL电路看成是两 个等效负载为0.5RL的OCL电路。
二、电路结构
1、单个、正直流电源(+Vcc)供电,将直流 能量转换成交流信号功率。 2、 V1和V2是一对型号不同,特性对称的配对 管。都是共集电极连接方式(基极输入,发射 极输出),都是射极输出器。输出电阻小,能 与低阻抗负载较好匹配。 3、不使用输出变压器,输出端用电容耦合, 所以该电路又称为OTL电路。
Q 点位置:在交流负载线的中点。 电路特点:功放管始终导通,输出波形无失真。
但静态电流大,效率低(最高50%)。
Q 点位置:在交流负载线和 IB = 0 输出特性
曲线交点。 电路特点:静态电流几乎为零,效率高(最高
78.5%) 。但输出波形失真大(只有半个波形)。
Q点位置:Q点在交流负载线上略高于乙类
3、按功率放大器输出端特点分类
A、有输出变压器功放电路 B、无输出变压器功放电路 (简称OTL功放电路)。 C、无输出电容功放电路 (简称OCL功放电路)。 D、桥接无输出变压器功放电路 (简称BTL功放电路)
BTL功放电路:
由两个相同的OCL电路组成一个功率更 大的功放电路,无论使用单电源还是双电源 供电都不需要输出电容,理想输出功率是单 个OCL电路的4倍。优点是功率做得更大,缺 点是电路比较复杂。BTL结构常应用于低电 压系统或电池供电系统中。在汽车音响中当 每声道功率超过10w时,大多采用BTL形式。 BTL形式不同于推挽形式,BTL的每一个放 大器放大的信号都是完整的信号,只是两个
四、交越失真及克服方法
讨论电路工作原理的时候是理性状态,未考虑三 极管死区电压(硅:0.5V,锗: 0.2V )的 影响。实际上由于两个功放管之间没有偏置电路, 在输入交流电压小于死区电压的时候,两个功放 管都是截止的。在输出电压波形的正、负半周交 替处出现一段没有电压的区域,这种现象叫交越 失真。
工作点处。 电路特点:静态电流较小,效率较高(介于甲 类和乙类之间)。输出波形失真比较大。
2、按耦合方式分类
1.阻容耦合功率放大电路。 2.变压器耦合功率放大电路 3.直接耦合功率放大电路
推挽放大器
在功率放大器电路中大量采用推挽放大器电路,这种电路中用两 只三极管构成一级放大器电路,两只三极管分别放大输入信号的 正半周和负半周,即用一只三极管放大信号的正半周,用另一只 三极管放大信号的负半周,两只三极管输出的半周信号在放大器 负载上合并后得到一个完整周期的输出信号。 推挽放大器电路中,一只三极管工作在导通、放大状态时,另一 只三极管处于截止状态,当输入信号变化到另一个半周后,原先 导通、放大的三极管进入截止,而原先截止的三极管进入导通、 放大状态,两只三极管在不断地交替导通放大和截止变化,所以 称为推挽放大器。
第五章-功率放大器
二、功率放大电路的基本要求
1、有足够大的输出功率PO; 2、效率高(η= PO /PDC);
效率η越高,直流电源消耗的功率越少。
3、非线性失真(波形失真)小; 4、散热性能好。
三、功率放大器的分类
1、按照功放管(三极管)静态工作点 设置分类
根据三极管静态工作点Q在交流负载 线上的位置不同,可分为甲类、乙类、 甲乙类三种。
五、输出功率、电源功率、效率
1、最大输出功率:
(A)忽略2个功放管的饱和压降VCES:
(B) 考虑2个功放管的饱和压降VCES:
Pom
V
2 G
8RL
Pom
1
(Vcc 2
2
VCES)2 RL
2、电源功率:
PDC
VG2 2 RL
3、效率:
η=
PO P DC
理想最大效率为 m=
互补推挽放大器
互补是通过采用两种不同极性的三极管,利用不同极性三极管的 输入极性不同,用一个信号来激励两只不同极性的三极管,这样 可以不需要有两个大小相等、相位相反的激励信号。 利用NPN型和PNP型三极管的互补特性,用一个信号来同时激励两 只三极管的电路,称之为“互补”电路,由互补电路构成的放大
器称为互补放大器电路。
三、工作原理
1、静态时: 由于V1和V2参数一致,A点和B点的电压都是电源电压Vcc的一半。
VA= Vcc /2 。V1和V2管的发射结电压
VBE=VB — VE=VB — VA= Vcc /2 — Vcc /2 =0。 因此,发射结零偏, V1和V2都截止。
2、 动态时: A、 Vi正半周: V1管(NPN型)导通, V2管(PNP型)截止。直流 电源Vcc通过V1管向耦合电容C1充电。负载RL上输出正半周波形。 B、 Vi负半周: V1管(NPN型)截止, V2管(PNP型)导通。耦合 电容C1放电(容量足够大),向V2管提供电源,并在负载RL上输出 负半周波形。 因此,在一个周期内, V1和V2管交替工作,负载上有完整的波形 输出。
BTL有个优势 桥接状态时 电路本身的底噪会抵消同时最大电流加倍 效果要比单独使用好很多 不过传统电路接成BTL有些麻烦 有些需要用运放换相 有的电路相对复杂
现在有很多效果不错的IC连接成BTL很简单 效果也不错 比如TDA7377
5.2单电源互补对称功放电路(OTL电路) ( P119)
Leabharlann Baidu一、基本电路图
放大器的输出信号反相而已。
OTL
OCL
BTL
OTL电路采用单电源即可工作,所以在便携式功放中很常用,如果不加输出电容, 则稳态时输出电压为0.5Vcc,所以输出电容不可省去。但是输出电容也影响了电 路的低频响应。为了提高低频响应,OCL电路使用对称双电源供电,使稳态输出 为0V,省去输出电容。这时,加在负载上的最大电压为Vcc。这样电源电压利用 率偏低,因为整个电源电压为2Vcc。提高利用率的方式是使用BTL电路,负载接 在电桥中,两端的最大电压可达2Vcc,相同供电电压下输出功率是OCL的四倍, 但是元件数量翻倍。下图示出了BTL电路的原理。每次都是电桥对侧桥臂上的管 子同时导通和截止。由于负载中点电压始终在0V,我们可以把BTL电路看成是两 个等效负载为0.5RL的OCL电路。
二、电路结构
1、单个、正直流电源(+Vcc)供电,将直流 能量转换成交流信号功率。 2、 V1和V2是一对型号不同,特性对称的配对 管。都是共集电极连接方式(基极输入,发射 极输出),都是射极输出器。输出电阻小,能 与低阻抗负载较好匹配。 3、不使用输出变压器,输出端用电容耦合, 所以该电路又称为OTL电路。
Q 点位置:在交流负载线的中点。 电路特点:功放管始终导通,输出波形无失真。
但静态电流大,效率低(最高50%)。
Q 点位置:在交流负载线和 IB = 0 输出特性
曲线交点。 电路特点:静态电流几乎为零,效率高(最高
78.5%) 。但输出波形失真大(只有半个波形)。
Q点位置:Q点在交流负载线上略高于乙类
3、按功率放大器输出端特点分类
A、有输出变压器功放电路 B、无输出变压器功放电路 (简称OTL功放电路)。 C、无输出电容功放电路 (简称OCL功放电路)。 D、桥接无输出变压器功放电路 (简称BTL功放电路)
BTL功放电路:
由两个相同的OCL电路组成一个功率更 大的功放电路,无论使用单电源还是双电源 供电都不需要输出电容,理想输出功率是单 个OCL电路的4倍。优点是功率做得更大,缺 点是电路比较复杂。BTL结构常应用于低电 压系统或电池供电系统中。在汽车音响中当 每声道功率超过10w时,大多采用BTL形式。 BTL形式不同于推挽形式,BTL的每一个放 大器放大的信号都是完整的信号,只是两个
四、交越失真及克服方法
讨论电路工作原理的时候是理性状态,未考虑三 极管死区电压(硅:0.5V,锗: 0.2V )的 影响。实际上由于两个功放管之间没有偏置电路, 在输入交流电压小于死区电压的时候,两个功放 管都是截止的。在输出电压波形的正、负半周交 替处出现一段没有电压的区域,这种现象叫交越 失真。
工作点处。 电路特点:静态电流较小,效率较高(介于甲 类和乙类之间)。输出波形失真比较大。
2、按耦合方式分类
1.阻容耦合功率放大电路。 2.变压器耦合功率放大电路 3.直接耦合功率放大电路
推挽放大器
在功率放大器电路中大量采用推挽放大器电路,这种电路中用两 只三极管构成一级放大器电路,两只三极管分别放大输入信号的 正半周和负半周,即用一只三极管放大信号的正半周,用另一只 三极管放大信号的负半周,两只三极管输出的半周信号在放大器 负载上合并后得到一个完整周期的输出信号。 推挽放大器电路中,一只三极管工作在导通、放大状态时,另一 只三极管处于截止状态,当输入信号变化到另一个半周后,原先 导通、放大的三极管进入截止,而原先截止的三极管进入导通、 放大状态,两只三极管在不断地交替导通放大和截止变化,所以 称为推挽放大器。
第五章-功率放大器
二、功率放大电路的基本要求
1、有足够大的输出功率PO; 2、效率高(η= PO /PDC);
效率η越高,直流电源消耗的功率越少。
3、非线性失真(波形失真)小; 4、散热性能好。
三、功率放大器的分类
1、按照功放管(三极管)静态工作点 设置分类
根据三极管静态工作点Q在交流负载 线上的位置不同,可分为甲类、乙类、 甲乙类三种。