模擬電路：第四章功率放大電路

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1、第四章第四章 功率放大電路功率放大電路v4.1 功率放大電路的主要特點(diǎn)功率放大電路的主要特點(diǎn)v4.2 互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大電路互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大電路 4.2.1 電路組成和工作原理電路組成和工作原理 4.2.2 互補(bǔ)對(duì)稱電路主要參數(shù)的估算互補(bǔ)對(duì)稱電路主要參數(shù)的估算v4.3 采用復(fù)合管的互補(bǔ)對(duì)稱式放大電路采用復(fù)合管的互補(bǔ)對(duì)稱式放大電路 4.3.1 復(fù)合管的接法及其復(fù)合管的接法及其和和rbe 4.3.2 復(fù)合管組成的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路復(fù)合管組成的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路一、 對(duì)放大電路的要求 功率放大電路的主要特點(diǎn)功率放大電路的主要特點(diǎn)v功放與其它放大電路的不同：功放與其它放大電路的不同： 1、對(duì)電路的要求不

2、同、對(duì)電路的要求不同 放大電路：主要提供比較大的電壓放大倍數(shù)；放大電路：主要提供比較大的電壓放大倍數(shù)； 功放：根據(jù)負(fù)載的要求，提供足夠的輸出功率，同功放：根據(jù)負(fù)載的要求，提供足夠的輸出功率，同時(shí)希望具有較高的效率，并盡量減小非線性失真。時(shí)希望具有較高的效率，并盡量減小非線性失真。 2、主要技術(shù)指標(biāo)不同、主要技術(shù)指標(biāo)不同 放大電路：電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻放大電路：電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻 功放：最大輸出功率、效率功放：最大輸出功率、效率3、分析的方法和工具不同、分析的方法和工具不同 放大電路：工作在小信號(hào)狀態(tài)，可利用微變等效電放大電路：工作在小信號(hào)狀態(tài)，可利用微變等效電路法，圖

3、解法路法，圖解法 功放：工作在大信號(hào)狀態(tài)，只能用圖解法功放：工作在大信號(hào)狀態(tài)，只能用圖解法功放的分類功放的分類v變壓器耦合功放、直接耦合的互補(bǔ)對(duì)稱功放變壓器耦合功放、直接耦合的互補(bǔ)對(duì)稱功放v直接耦合的功放直接耦合的功放按電路的結(jié)構(gòu)可分為：按電路的結(jié)構(gòu)可分為： OTL互補(bǔ)對(duì)稱功放、互補(bǔ)對(duì)稱功放、OCL互補(bǔ)對(duì)稱功放互補(bǔ)對(duì)稱功放按功率三極管的導(dǎo)電角可分為：按功率三極管的導(dǎo)電角可分為：甲類：當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均甲類：當(dāng)輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通（即導(dǎo)通角導(dǎo)通（即導(dǎo)通角 ），則稱之為工作在甲類狀態(tài)；），則稱之為工作在甲類狀態(tài)；乙類：若晶體管僅在信號(hào)

4、的正半周或負(fù)半周導(dǎo)通乙類：若晶體管僅在信號(hào)的正半周或負(fù)半周導(dǎo)通（即（即 ），則稱之為工作在乙類狀態(tài)；），則稱之為工作在乙類狀態(tài)；甲乙類：若晶體管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期且小于整個(gè)周期甲乙類：若晶體管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期且小于整個(gè)周期（即（即 ），則稱之為工作在甲乙類狀態(tài)。），則稱之為工作在甲乙類狀態(tài)。按電路元件是否集成：按電路元件是否集成： 分立元件功放、集成功放分立元件功放、集成功放360180360180二、放大電路中三極管的工作狀態(tài)三、放大電路的分析方法射極輸出器一、 電路組成和工作原理OCL甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí)甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱輸出級(jí) OCL互補(bǔ)電路的圖解法互補(bǔ)電路的圖解法二、 互補(bǔ)對(duì)稱電

5、路主要參數(shù)的估算cemCCCESLLcmUVUIRR CCCESCCcmLLVUVIRR CCCMLVIR CE1EC2CC2UUVCE1CE2CC| 2UUVCE1CCCES2CC2| 2UVUV(BR)CEOCC2UV CCTm2L2VPR OTL互補(bǔ)對(duì)稱電路的圖解法互補(bǔ)對(duì)稱電路的圖解法CCCESCCcmLL/22VUVIRR CE1CE2CC|UUVCE1CCCES2CC|UVUV(BR)CEOCCUV LCCCMRVI2ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管在輸入信號(hào)晶體管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期都導(dǎo)通的整個(gè)周期都導(dǎo)通靜態(tài)靜態(tài)IC較大，波形好較大，波形好,

6、 管耗大效率低。管耗大效率低。晶體管只在輸入信號(hào)晶體管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通， 靜態(tài)靜態(tài)IC=0，波形嚴(yán)重失，波形嚴(yán)重失真真, 管耗小效率高。管耗小效率高。晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半晶體管導(dǎo)通的時(shí)間大于半個(gè)周期，靜態(tài)個(gè)周期，靜態(tài)IC 0，一般，一般功放常采用。功放常采用。一、復(fù)合管的接法及其和rbe結(jié)論：F1、由兩個(gè)相同類型的三極管組成的復(fù)合管，其類型與原來(lái)相同。復(fù)合管的 ，復(fù)合管的 。F2、由兩個(gè)不同類型的三極管組成的復(fù)合管，其類型與前級(jí)三極管相同。復(fù)合管的 ，復(fù)合管的 。21211)1 (bebeberrr211beberr 二、復(fù)合管組成的互補(bǔ)對(duì)稱放大電路很難互補(bǔ)對(duì)稱

7、很難互補(bǔ)對(duì)稱可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)對(duì)稱可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)對(duì)稱v例題：例題：OCL功放如圖，功放如圖，VT1、VT2為互補(bǔ)對(duì)稱管。為互補(bǔ)對(duì)稱管。v1.靜態(tài)時(shí)，流過負(fù)載電阻靜態(tài)時(shí)，流過負(fù)載電阻RL的電流多大？的電流多大？v2.靜態(tài)時(shí)，輸出電壓靜態(tài)時(shí)，輸出電壓UO應(yīng)是多少？調(diào)整應(yīng)是多少？調(diào)整哪個(gè)電阻能滿足這一要求？哪個(gè)電阻能滿足這一要求？v3.R1、R2、R3、D1、D2各起什么作用？各起什么作用？v4.動(dòng)態(tài)時(shí)，若輸出電壓波形出現(xiàn)交越失動(dòng)態(tài)時(shí)，若輸出電壓波形出現(xiàn)交越失真，應(yīng)調(diào)整哪個(gè)電阻？如何調(diào)整？真，應(yīng)調(diào)整哪個(gè)電阻？如何調(diào)整？v5.設(shè)設(shè)VCC=10V,R1=R3=2K ，晶體管的，晶體管的UBE=0.7V, =50,

8、PCM=200mW,靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí)UO=0，若，若D1、D2和和R2三個(gè)元件中任何一三個(gè)元件中任何一個(gè)開路，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？個(gè)開路，將會(huì)產(chǎn)生什么后果？v6.若若D1、D2中有一個(gè)接反，會(huì)出現(xiàn)什么中有一個(gè)接反，會(huì)出現(xiàn)什么后果？后果？1VT2VTLR2R1RIuCCVOu3R1D2DCCVv1、IL0；v2、Uo0，調(diào)，調(diào)R1和和R3可滿足要求?？蓾M足要求。v3、R1、R3為功放管為功放管T1、T2提供基極電流通路，也為二極管提供基極電流通路，也為二極管支路提供電流通路。支路提供電流通路。R2、D1、D2為為T1、T2提供靜態(tài)偏置電壓提供靜態(tài)偏置電壓UBE1|UBE2|，使之工作在甲乙類狀態(tài)。，使

9、之工作在甲乙類狀態(tài)。v4、增大、增大R2。v5、此時(shí)、此時(shí)T1、T2上的靜態(tài)功耗均為：上的靜態(tài)功耗均為：v故故T1、T2管將燒毀。管將燒毀。v6、T2將失去跟隨作用，并導(dǎo)致將失去跟隨作用，并導(dǎo)致T1、T2的基極電流過大，甚的基極電流過大，甚至有可能燒壞功放管。至有可能燒壞功放管。CMCCBECCCEQBCPmWVRRUVUIP2325|2231目前，利用集成電路工藝已經(jīng)能夠生產(chǎn)出品種繁多的集目前，利用集成電路工藝已經(jīng)能夠生產(chǎn)出品種繁多的集成功率放大器。成功率放大器。集成功放除了具有一般集成電路的共同特點(diǎn)外，還有一集成功放除了具有一般集成電路的共同特點(diǎn)外，還有一些突出的優(yōu)點(diǎn)，主要有溫度穩(wěn)定性好，

10、電源利用率高，些突出的優(yōu)點(diǎn)，主要有溫度穩(wěn)定性好，電源利用率高，功耗較低，非線性失真較小等，還可以將各種保護(hù)電路功耗較低，非線性失真較小等，還可以將各種保護(hù)電路也集成在芯片內(nèi)部，使用更加安全。也集成在芯片內(nèi)部，使用更加安全。集成功放從用途劃分，有集成功放從用途劃分，有通用型功放通用型功放和和專用型功放專用型功放。從芯片內(nèi)部的構(gòu)成劃分，有從芯片內(nèi)部的構(gòu)成劃分，有單通道功放單通道功放和和雙通道功放，雙通道功放，從輸出功率劃分，有從輸出功率劃分，有小功率功放小功率功放和和大功率功放大功率功放。集成功率放大器與一般集成運(yùn)算放大器的主要區(qū)別在于，集成功率放大器與一般集成運(yùn)算放大器的主要區(qū)別在于，對(duì)前者要求

11、輸出更大的功率。對(duì)前者要求輸出更大的功率。為了達(dá)到這個(gè)要求，集成功放的輸出級(jí)常常采用復(fù)合管為了達(dá)到這個(gè)要求，集成功放的輸出級(jí)常常采用復(fù)合管組成。組成。另外，通常要求更高的直流電源電壓。另外，通常要求更高的直流電源電壓。對(duì)于輸出功率比較高的集成功放，有時(shí)要求其外殼裝散對(duì)于輸出功率比較高的集成功放，有時(shí)要求其外殼裝散熱片。熱片。由于集成工藝的限制，集成功放中的某些元件要求外接。由于集成工藝的限制，集成功放中的某些元件要求外接。有時(shí)為了使用方便而有意識(shí)地留出若干引線端，允許用有時(shí)為了使用方便而有意識(shí)地留出若干引線端，允許用戶外接元件以靈活地調(diào)節(jié)某些技術(shù)指標(biāo)。戶外接元件以靈活地調(diào)節(jié)某些技術(shù)指標(biāo)。一、集

12、成功率放大器的電路組成82716354R3R2R1R4R5R7R615k15k50k1.35k150k15k50kVT1VT2VT3VD1VT10VT4VT5VT7VT 8VT6VT9VD2輸入級(jí)為雙輸入級(jí)為雙端輸入、單端輸入、單端輸出差分端輸出差分放大電路放大電路鏡像電流源鏡像電流源中間級(jí)中間級(jí)引入一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反引入一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋，減小非線性失真。饋，減小非線性失真。二、集成功率放大器的主要技術(shù)指標(biāo)參數(shù)參數(shù)測(cè)試條件測(cè)試條件最小最小典型典型最大最大 單位單位工作電源電壓（工作電源電壓（V+）LM386N-1,-3，LM386M-1LM386N-4451218VV靜態(tài)電流（靜態(tài)電流（IQ

13、）V+ =6V, Ui =048mA輸出功率（輸出功率（ PO）LM386N-1，LM386M-1LM386N-3LM386N-4V+ =6V, RL =8,THD=10%V+ =9V, RL =8,THD=10%V+ =16V, RL =32,THD=10%2505007003257001000mWmWmW電壓增益（電壓增益（Au ）V+ =6V, f =1kHz引腳引腳1、8間接間接10F電容電容2646dBdB帶寬帶寬(BW)V+ =6V, 引腳引腳1、8開路開路300kHzA參數(shù)參數(shù)測(cè)試條件測(cè)試條件最小最小典型典型最大最大 單位單位總諧波失真（總諧波失真（THD) V+ =6V, RL

14、 =8 ,PO=125mW f =1kHz , 引腳引腳1和和8開路開路0.2%電源抑制比（電源抑制比（PSRR）V+ =6V, f =1kHz , CB=10F引腳引腳1和和8開路，指輸出端開路，指輸出端48mA輸入電阻（輸入電阻（ ri）50k輸入偏置電流（輸入偏置電流（IIB ）V+ =6V,引腳引腳2和和3開路開路250nAA三、集成功率放大器的引腳和典型接法12364578V增益控制增益控制反相輸入端反相輸入端同相輸入端同相輸入端地地增益控制增益控制旁路電容旁路電容CB輸出端輸出端集成功放集成功放LM386的引腳的引腳CB集成功放集成功放LM386的典型接法的典型接法UiLM 3680.05F10250F10FCB12345678FF交流輸入信號(hào)加在交流輸入信號(hào)加在LM386的同相輸入端，而反相輸?shù)耐噍斎攵耍聪噍斎攵私拥?。入端接地。引腳引腳6接直流電源接直流電源V+，4接地。接地。