模电--第三章功放ppt课件
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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
模拟电子技术场效应管放大器与功率电子电路课件
dddiiiddd
①当uDS=0时， iD=0。
②uDS↑→iD ↑
→靠近漏极处的耗尽层加宽，
g
沟道变窄，呈楔形分布。 ③当uDS ↑，使uGD=uG S- uDS=UP时，
g
pppp++++
pppp++++
VVVDD
D DD
D
在靠漏极处夹断——预夹断。
④uDS再↑，预夹断点下移。
NN
定义：
gg g
pp++ p + pp++ p +
VVG GG VG G G
NN N
夹断电压UP——使导电沟道完全
ss s
合拢（消失）所需要的栅源电压
uGS。
模拟电子技术场效应管放大器与功率电子电路
14
（2）漏源电压对沟道的控制作用
在漏源间加电压uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以导电沟道最宽。
模拟电子技术场效应管放大器与功率电子电路
10
3、P沟道耗尽型MOSFET
P沟道MOSFET的工作原理与N沟道 MOSFET完全相同，只不过导电的载流子不同， 供电电压极性不同而已。这如同双极型三极管 有NPN型和PNP型一样。
模拟电子技术场效应管放大器与功率电子电路
11
4. MOS管的主要参数
（1）开启电压UT （2）夹断电压UP （3）跨导gm ：gm=iD/uGS uDS=const （4）直流输入电阻RGS ——栅源间的等效
-
p+
p+
N
源 -极 s
模拟电子技术场效应管放大器与功率电子电路
13
(模电)功率放大电路课件
VCC 2
(Uomax )2
Pomax
2 RL
VC2C 8RL
RW ui
max 78.5%
R6
R8 R1
R2 T4 R5
+ VCC
T1
T3
C UP
uO
T2 RL
5.4集成功率放大器LM386及其应用
• 1.LM386简介
• LM386是一种低电压通用型低频OTL集成功放。 该电路功耗低、允许的电源电压范围宽、通频 带宽、外接元件少, 广泛用于收录音机、对讲 机、电视伴音等系统中。输入端以地位参考， 同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在 6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得 LM386特别适用于电池供电的场合。
功率放大电路
5.1 概 述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
甲乙类双电源互补对称电路 甲乙类单电源互补对称电路
5.4 集成功率放大器 LM386及其应用
5.1 概述
什么是功率放大器？能输出较大功率的放大器称为功率放
大器。在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一 个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏 转等。由于功放属于大信号放大电路，故电路的动态分析方 法应采用图解法，而不再采用微变等效电路法。
• 2.LM386引脚图
• LM386的管脚排列如图所示, 为双列直插塑料封 装。 LM386有8个引脚，2、3脚分别为反相、同 相输入端; 4脚接地; 5脚为输出端; 6脚为电源端; 7脚为旁路端, 可外接旁路电容以抑制纹波; 1、8 脚为电压增益设定端。如果1、8两端之间接入不 同阻值的电阻和电容，即可得到20-200之间的电 压增益。
模拟电子技术chapter3放大器基础2.pptx
因两三极管基极对地电位
相等，于是有：
Io
U BE1 IE1 Re1 = U BE2 IE2 Re2 U BE1 U BE2
IE1 Re1 IE2 Re2
IE1 IR
Io Re1 I R Re2
IB1 I B2
IC 2
IC1
T1
I B1 Re1
T2
IB2 Re 2
比例电流源的输出电阻
当：rce1 rbe1
ib2
rce2 UO
Re1
Re2
R,
R ,,
RO
IO
ib2
rce2 UO
ib2 R,,
Re2
RO
( R'' // Re2 )Io R''Ib2
Uo
(Io
Ib2 )rce2
( R''
//
Re2 )Io
Uo
(1
R''
// Re R''
2
)rce
2
I
o
( R'' // Re2 )Io
Ro
Rc Rb
T
ui
2Re
-VEE
-V EE
共模信号响应： 各对称点信号大小、极 性相同； 差模信号响应： 各对称点信号大小相同、 极性相反。
VCC
Rc
uo
R R b
ui
T1
L
Re
-VEE
Rc
Rb
ui
2.差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入--从两输入端同时加信号。 单端输入--仅从一个输入端对地加信号。
I ' (1 )Ib1
模电课件-第三章多级放大电路
T2
IB
IE RE
IB
U EE U BE
RB 2(1 )RE
–UEE
+UCC
RB
IB
ui2
IC1= IC2= IC= IB
UE1= UE2 =－IBRB－UBE
UC1= UC2= UCC－ICRC UCE1= UCE2 = UC1－UE1
三、 动态分析
输入信号分类 (1)差模输入
ui1 = -ui2= ud
单端
输出端 双端 接法 单端
四种组合
前面所讲的是双端输入双端输出电路
双端输入单端输出电路
单端输入双端输出电路
单端输入单端输出电路
恒流源式差放电路
电路结构:
RC ic1 uoic2 RC
RB T1
T2
ui1 R ib1
E
+UCC RB ib2 R ui2
IC3
R1
T3
为什么要改进原
R3
R2
有的差动放大电
第三章 多级放大电路
§3.1 多级放大电路的耦合方式 §3.2 多级放大电路的动态分析 §3.3 直接耦合放大电路
§3.1 多级放大电路的耦合方式
输
第一级
入
放大电路
第二级 放大电路
……
输
第n级
出
放大电路
第 n-1 级 放大电路
单级——多级，必然存在耦合 耦合：即信号的传送。
功放级
耦合方式：级与级之间的连接方式。
差模信号通路
ui1
RC ic1 uoic2 RC
RB R ib1
T1
uod1 uod2
T2
RB ib2 R
ui2
模拟电子技术基础 3.3差分放大电路PPT课件
uod = 2ic1RL
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
模拟电子技术场效应管放大器与功率电子电路ppt课件
FET因其制造工艺简单，功耗小，温度特性好，输入
电阻极高等优点，得到了广泛应用。
绝缘栅场效应管
增强型
N沟道 P沟道
FET分类：
结型场效应管
耗尽型
N沟道 P沟道
N沟道 P沟道
4
一. 绝缘栅场效应管
绝缘栅型场效应管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，
简称MOSFET。分为： 增强型 N沟道、P沟道 耗尽型 N沟道、P沟道
由 ui ugs gmugs ( R // RL ) uo gmugs ( R // RL )
得
Au
uo ui
gm ( R // RL ) 1 gm ( R // RL )
1
（3）输入电阻
Ri Rg3 ( Rg1 // Rg2 )
C1
RS
+
uS -
d + VDD Rg1
i D (mA)
4
3
2
△ iD
1
uGS=6V
=5V
△ uGS
=3V
10V
i D (mA)
4
3
2
1
u
DS
(V)
△ iD △ uGS
2 46
u
GS
(V)
9
2.N沟道耗尽型MOSFET
在栅极下方的SiO2层中掺入了大量的金属正离子。所以当 uGS=0时，这些正离子已经感应出反型层，形成了沟道。
特点：
当uGS=0时，就有沟道， 加入uDS，就有iD。 当uGS＞0时，沟道增宽， iD进一步增加。 当uGS＜0时，沟道变窄， iD减小。
*4.4 集成功率放大器
模电第三章课件(1)
集成运放电路的组成
两个 输入端
一个 输出端
若将集成运放看成为一个“黑盒子”，则可等效为 一个双端输入、单端输出的差分放大电路。
集成运放电路四个组成部分的作用
偏置电路：为各 级放大电路设置 合适的静态工作 点。采用电流源 电路。
输入级：前置级，多采用差分放大电路。要求Ri大，Ad 大， Ac小，输入端耐压高。 中间级：主放大级，多采用共射放大电路。要求有足够 的放大能力。 输出级：功率级，多采用准互补输出级。要求Ro小，最 大不失真输出电压尽可能大。
A1
A2
R6
图3.34 两级放大电路
uo1
(1
R2 R1
) ui
uo
uo
R5 R4
uo1
uo
(1
R2 R1
)
R5 R4
ui
部分习题
求输出电压的表达式。
R1
R2
ui
R4
R5
10k
ui
10k
500k
uo1
R3
A1
uo A2
R
A
uo
R6
R1
R2
ui =0.5V
A
uo
uo
uo1
A2
ui
R3
A1
R4
10k
集成运放的主要性能指标
指标参数
F007典型值
• 开环差模增益 Aod • 差模输入电阻 rid • 共模抑制比 KCMR • 输入失调电压 UIO • UIO的温漂d UIO/dT(℃) • 输入失调电流 IIO (│ IB1- IB2 │) • UIO的温漂d UIO/dT(℃) • 最大共模输入电压 UIcmax • 最大差模输入电压 UIdmax • -3dB带宽 fH • 转换速率 SR(=duO/dt│max)
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Rb1
iC2
19
2．单电源互补推挽功放
PT 1max 0.2POmax
T1、R1 、R2和Rc 、Re为前置放大器
Po max
EC 2
U CES
2
2 RL
E8ECRC L2
R 、D1、D2为T2和T3基极提供 偏置减小交越失真
静 态 时 ，C被充电至EC／2
PE
max
R2
iC21ERcCR2L AR
+
体功率管P的O管max耗。最大；而当最大 输出时，晶体管的管耗最小，
us -
EC Rc
+ uce -
6
(2) 乙类(B类) 工作状态
晶体管只在输入信号正半 周工作在放大区(导通) 晶体管导通角θ＝900
饱和区 iC
Q
截止区
uBE
（b） 乙类功放的转移特性
0
ωt
7
3．4．2 互补推挽乙类功率放大器
令dPc /diC=0, 可求得当 iC=EC/2RL 时，单管最大可能管耗为
PC max=EC2 / 2RL - EC2/4RL
PC max=EC2 / 4RL
P 4P T maxEC
PC max=0.5POmax
O max
Pomax
EC 2 2RL
T1 uCE1 (EC- iC1RL)
单管T1 的瞬时功耗为单 管最大可能管耗是最大 输出功率的二分之一。
uTir12=具-u有Ri2阻 抗 变 换 的
uiu设总组作N载大11/变匝不/匝阻用uNUL数失压2U=数抗,D来N+_D为真器1+_1可为1R/实'功NTNL2通2r22，现率N的1过，得最初uTT1调次到佳21级 级绕N最负节Ni+u-O12o组绕uL
RuLi
Rb1 Tr1
ui1
ui2
ic1/iL=RN2 /N1 ic1 NN-12EiEL
EC 2
218 RL
EC
EC
T1
ui
+ T2 uo RL
-
-EC
PE max
2EC 2
RL
T1 C
ui
+ T2 uo RL
-
PE max
EC 2
2RL
U EQ 0
PT1max 0.2POmax
max
4
78.5%
U EQ
EC 2
22
3．4．4 达林顿组态(也称复合管）
正确的复合管应该满足以下几个条件：
（若平这设均是输管选用出耗功电P放T压1管与的 为I依 oum据 0是=之U非一om线）si性nω关t系，Pom则ax 有 2ERCL2
PT 1
EC
I0m
1 4
I0m2
EC T1 uCEi1C1
如出功果率乙P类OmAia互Cx1=补10W对 PT1max=2W
称电路的最
PT
U1max CES
0.2
例限功率3参．P数o5mpp为aExo功值IC放P，M0=电2并A路，检PE如B验U图C所EPO所E给=m3示aB0xJV，T，是2设P否ECEMRCC能=＝L25安W1。P2全Vo ，试工R求作LP=：E?8m Ω(a(x12)，)最放B2大J大TE输的电RCL2极路出 在η＝0．6时的输出功率Po值
ωt
电源供给的最大功率为：
PE max
22
IREmLcax
EC
iC1 A
I ((UIoomm)0) mm maaxx
I max RL
I max
1
Ec RL
uCE2D
UCES
PE max
2 EC 2
RL
PE max ≈Pomax+2PT1max
PE
U
EC=
max
Uom
om Ec Uces Ec
OCL功放
无电容，双电源
U0max EC UCES ECPomax 来自EC UCES 2 RL
2
max
EC 2
2RL
PE max
EC 2
2RL
ui
EC
T1 C +
T2 uo RL -
OTL功放
大电容，单电源
U 0max
EC 2
UCES
EC 2
Po max
EC 2
UCES 2 RL
2
uo
截 死
放大区跟随区
饱 和 区
止 区
区
饱合区: T1 iO
EC
死
ui
ui产消波生失非真线T2性+u-失o 真RL → EE
跟区 饱随 和区 区
9
（4）甲乙类互补推挽电路
消除交越失真方法：为T1和T2提供一定量的静态偏置， 使其工作在甲乙类工作状态。 由 于 静 态 偏 置 电 流
D1 、D2和R构成偏置电路
①内部电极相连处不能造成电流流向的冲突。
② 两进一出为NPN，一进两出为PNP
12
T rbe rbe1 1 rbe2 ICEO ICEO 2 1 ICEO1
输出信号电流波形只有一个 尖顶，导通角θ＜900
iC
Q 截止区
饱和区 uBE
0
θ
（d） 丙类功放的转移特性
ωt
4
3．甲类放大器的输出功率
（1）电源提供的平均功率PE为
（功UC率E2Q ）P12O电EmC a路x
可
能的
Ucem
最大交流输
1
1
2 EC UCES 2 EC
出
最大不失真输出电压的幅度
3．甲类放大器的输出功率 （4）晶体管的最大管耗PTmax
PTmax=PE－P0 omin
PTmax=PE =ECICQ
PO max
1 4
EC
ICQ
PT max 4POmax
Rb C1
输体R才c为入 管 有PT最信消可=P佳号 耗 能E－匹为 全 达P配零 部 到o 时直 最，流 大输功交负率流出载输功，和出晶晶率
uCE1
能安全工作
Uom
iC2
16
作业： P132 3.13 3.14
17
3．4．3 其他乙类推挽功率放大器
1u．1 /变Ri压'cL1器1 =耦(N合1/N推2)挽2uR功LL /放iL
（1）电路结构
T令1和：Tu21/NiPc1N=R同'L型号uL、/i相L=同R特L 性 负基TR'1载和极L1=RT偏(L2折工N置1/合作电N2到在)路2初甲RELC级乙,R绕类bl和组E状CR上态Rb'半L2=部消(N分除1/的交N2)等越2R效失L 电真阻R'L1
PE =ECICQ
P0maPxOmaIxc2m U14c2eEm C12IICcQm Ucem
1
1
Ucem 2 EC UCES 2 EC
最大不失真输出电流的幅度
Icm ICQ ICEO ICQ
Rb C1
+ us -
Rc
EC
iC
（3）EC甲/ R类c A功放的最大效率η为
+
uce -
IcI实透功mcm 放电际的流上I最IC由COQUE大mB于OCaEx等S效饱U因UP率cPoce和memEQm素aηxQ压总U的C14E是降UQ影C小E2U响Q5I+C%B于IEQ，ECCRDS2CI’和甲CL5E≈5%OE穿类uCCE
1． 电路的构成及原理
当（信1）号电处路于组正成半 周
TT时T122： ： 截，止与与uiRR＞LL0→ →，射 射T随 随1 导器器通
ui
N输P出N电—压PNuP0=管ic1R互L≈补ui
射为U当时T1BO，信极E截1C＝u号输L止i<U功处出0B，E放于2器）负T（2 半导也周通称
ui iC1
静输态出时电压ui=u00=u-oi=c20RL≈ui iC2
UCES
Iom
Q uCE1
-EE 2 U om E max C
RLiC2 14
（5）最大效率ηmax
Uom max Ec
>实际效率 max
PP0ommaaxx
UEocm 2 2 RL
PE max
PE max
2
EC 2
RL
4
78.5%
po pE
4
Uom 2 EC 2
max
Pomax PE
解：(1)求Pomax
Pomax
1 2
EC2 RL
(12V )2 2 8
9W
T1 iO
EC
最大集电极电流
ui
Icm
EC RL
12V 8
1.5A <
ICM=2A
iC1 A
T2
+ uo
RL
-UCES
EE Iom
CE极间最大压降 最大管耗 PT1max
uCEm 0.2PO
max2E0C.U2C2E94SWVu<CEB12DU.8CEWO E=<C3=0PVCQ-ME=E5W
T1 iOiC1
EC
+
T2
uo ic2-
RL
EE
（T12和）T工2 轮作流原导理电分、析：交 替 工作，组成推挽式电路
uo
8
（3）传输特性
iii饱合区
i死区：ui=0,±0.5V范围
产生非线性失真→交越失真
uo=EC－UCE1(sat)
ii跟随区： ui≈u0
uo=-EE+UCE2(sat)
ui >UBE1→正跟随区 线性区域 ui <UBE1→负跟随区