第六章功率放大电路

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1、 6.1功率放大概念功率放大概念 本章小结本章小结第六章功率放大电路6.2OTL 电路组成特点及工作原理电路组成特点及工作原理6.3集成功放器件及应用电路集成功放器件及应用电路 6.1.1对功率放大器的要求对功率放大器的要求6.1功率放大概念功率放大概念2放大器的效率要高放大器的效率要高功率放大器的效率功率放大器的效率 ：1输出足出足够的功率的功率。在在保保证证功功率率管管安安全全工工作作的的前前提提下下，功功率率放放大大器器的的最最大大输输出出功功率率受受到到允允许许失失真真的的限限制制，允允许许失失真真越越小小，最最大大输输出出功功率率也越小。也越小。；P0功率放大器的交流输出功率。功率放

2、大器的交流输出功率。Pd功率放大器的直流电源提供的直流功率。功率放大器的直流电源提供的直流功率。效率与放大器的种类有关，种类不同，效率也不同。效率与放大器的种类有关，种类不同，效率也不同。6.1功率放大概念功率放大概念 3失真要小失真要小（1）加散热措施以控制结温）加散热措施以控制结温（2）加保护电路以保护功率管）加保护电路以保护功率管由由于于功功率率放放大大器器工工作作在在大大信信号号状状态，功功放放管管的的电压、电流流变化化幅幅度度大大，超超出出晶晶体体管管特特性性曲曲线的的线性性范范围，产生生非非线性性失失真真，严重重时还将将产生生幅幅度度失失真真，如如图（a）所所示示。在在常常用用的的

3、乙乙类推推挽挽功功率率放放大大器器中中，还会会产生生交交越越失失真。如真。如图（b）所示。）所示。4功率管要安全工作功率管要安全工作 1功率放大器的种功率放大器的种类6.1.2功率放大器的种类和型式功率放大器的种类和型式（1）甲甲类：Q 点点在在放放大大区区的的中中间部部位位。当当输入入正正弦弦信信号号时，功放管在一个信号周期内均，功放管在一个信号周期内均导通。通。（2）乙乙类类：Q 点点在在放放大大区区与与截截止止区区的的交交界界处处。当当输输入入正弦信号时，功放管在一个信号周期内半周导通，半周截止。正弦信号时，功放管在一个信号周期内半周导通，半周截止。（3）甲甲乙乙类类：Q 点点位位置置略

4、略高高于于乙乙类类，但但低低于于甲甲类类。当当输入正弦信号时，功放管导通大于半周。输入正弦信号时，功放管导通大于半周。6.1功率放大概念功率放大概念 2功率放大器的功率放大器的电路型式路型式（1）单管管功功率率放放大大器器一一个个功功放放管管，工工作作在在甲甲类，功功放放管管与与输入入信信号号源源，功功放放管管与与输出出负载，都都采采用用变压器器耦耦合合电路。路。（2）推推挽挽功功率率放放大大器器两两个个配配对对功功放放管管，工工作作在在甲甲类或乙类，输入输出负载都采用变压器耦合电路。类或乙类，输入输出负载都采用变压器耦合电路。（3）互互补补对对称称式式推推挽挽功功率率放放大大器器两两个个配配

5、对对功功放放管管，工作在甲类或乙类，无输入输出变压器，故称为工作在甲类或乙类，无输入输出变压器，故称为 OTL电路。电路。6.1功率放大概念功率放大概念 6.2.1双电源互补对称电路双电源互补对称电路6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理1电路基本路基本结构构图（a）是是双双电源源互互补对称称电路路的的基基本本形形式式，简称称 OCL电路。路。特点：特点：（1）V1：NPN。V2：PNP。V1 V2互补对称。互补对称。（2）两两个个晶晶体体管管特特性性对称称，都工作在乙都工作在乙类状状态。2工作原理工作原理（2）输入入信信号号到到达达电路路输入端入端时（1）vi=0 时，V1V2

6、 截截止止，iC1=iC2=0 两两管管均均无无偏偏置置，两两管管基极基极电流均流均为零而截止。零而截止。vi 0，V1 导通通，V2 截截止止。RL 上上得得到到被被放放大大的的正正半半周周电流信号，如流信号，如图（b）实线所示。所示。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 在在一一个个周周期期内内，两两管管轮流流导通通，负载上上得得到到一一个个完完整整的的正弦波。正弦波。互互补对称称电路路：若若、两两管管对称称（值和和饱和和压降降等等参参数数一一致致）且且交交替替工工作作，互互为补充充，这种种电路路称称为互互补对称称电路路。单电源源供供电的的 OCL 电路路又又称称 OTL

7、电路路，但但该电路路与与输出回路中需要有一个大的出回路中需要有一个大的电解解电容来替代另一个容来替代另一个电压。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 3实用实用 OCL 电路电路（1）上上述述波波形形在在输出出波波形形正正负半半周周的的交交界界处造造成成的波形失真，称交越失真。如的波形失真，称交越失真。如图所示。所示。产生原理：功率管存在生原理：功率管存在导通通电压。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理（2）实用电路）实用电路思思考考题题：用用电电阻阻取取代代 VD4如如何何？即即 VD4 的的作作用用是是什么？什么？使使两两管管处处于于甲甲乙乙类类工工作作状状

8、态态，即即微微导导通通状状态态，由由于于R1、VD4 的的存存在在，只只要要偏偏置置合合适适，它它即即可可相相互互补补偿偿，消消除除交交越越失失真真，在在负负载载上上得得到到不失真的正弦波。不失真的正弦波。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 1基本基本电路路6.2.2单电源互补对称电路单电源互补对称电路与与 OCL 电路路相相比比，省省去去了了负电源源，输出出端端加加接接了了一个大容量一个大容量电容器。容器。特点：特点：6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 v1 0 0，V1 截截止止，V2 导导通通。RL 上上得得到到被被放放大大的负半周电流信号，的负半周电

9、流信号，C 放电。放电。v1 0 0，V1 导导通通，V2 截截止止。RL 上上得得到到被被放放大大的正半周电流信号，的正半周电流信号，C 充电。充电。在在一一个个周周期期内内，两两只只管管子子轮轮流流放放大大正正负负半半周周电电流流信信号号，实实现现完完整整周周期期波波形形。电电容容 C 不不仅仅耦耦合合输输出出信信号号，还还起起到到负负电电源源的的作用。作用。2工作原理工作原理6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 3实用电路实用电路V1：激激励励级，向向 V2、V3 组成成的的互互补对称称电路路提提供供激激励励信号。信号。R1：为为 V1 的的偏偏置置电电阻阻，与与输输出出

10、端端相相连连，起起交交、直直流流负反馈作用。负反馈作用。C1、R3：组成成具具有有升升压功功能能的的自自举电路路。只只要要 C1 足足够大大，其其上上交交流流电压很很小小，因因而而 C 点点电位位跟跟随随输出出 O 点点电位位而而变化化，相相当当于于 V1 管管的的电流流供供电电压自自动升升高高，确确保保 V1 管管输出出足足够的的激激励励电压。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 4采用复合管的采用复合管的 OTL 电路路（1）复复合合管管：指指用用两两只只或或多多只只三三极极管管按按一一定定规律律的的组合合，等效成一只三极管。如等效成一只三极管。如图所示。所示。6.2OTL

11、电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 复合管复合管组织的原的原则：保保证证参参与与复复合合的的每每只只管管子子三三个个电电极极的的电电流流按按各各自自的的正确方向流动。正确方向流动。复合管的复合管的类型取决于前一只管子。型取决于前一只管子。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理 复复合合管管提提高高了了电流流放放大大倍倍数数，增增大大了了穿穿透透电流流，稳定定性性变差差。改改进电路如路如图所示。所示。由由两两只只三三极极管管组成成的的复复合合管管的的电流流放放大大倍倍数数约为两两只只管管子子电流流放放大倍数系数的乘大倍数系数的乘积。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点

12、工作原理 V3、V5：组成成 PNP 管管。V2、V4：组成成 NPN 管。管。R9、R10：负反反馈电阻阻，用用于于稳定定工工作作点点和和减减小失真；小失真；C3、C6：消消振振电容容，消除消除电路可能路可能产生的自激；生的自激；C2、C6：组成成自自举电路。路。6.2OTL电路组成特点工作原理电路组成特点工作原理（2）实用用电路路复合管的复合管的 OTL 实用用电路如路如图所示。所示。6.3.1集成功放器件的性能及主要参数集成功放器件的性能及主要参数它它 是是 带 散散热片片的的 14 脚脚双双排排直直插插式式塑塑料料封装封装结构。构。4100 系列集成电路引脚分布及符号如图所示。系列集成

13、电路引脚分布及符号如图所示。（1）外形图与引出脚）外形图与引出脚14100 系列音频功放集成电路系列音频功放集成电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用（2）典型工作电压）典型工作电压引引脚脚工工作作电电压压的的典典型型值值如如表表所所示示。在在使使用用中中，测测量量引引脚脚的的直直流流电电压压，再再与与其其典典型型值值比比较较，是是判判断断集集成成电电路路工工作作是是否否正正常常的有效方法。的有效方法。（1）STK4101 系列功放厚膜集成电路简介系列功放厚膜集成电路简介STK4101 系系列列音音响响集集成成电电路路广广泛泛应应用用于于组组合合音音响响中中作作立立体体声声功功率率放放

14、大大。具具有有输输出出功功率率大大、失失真真小小、性性能能稳稳定定、精精度度高高、耐热性好、外围电路简单等优点。电路参数可参考表。耐热性好、外围电路简单等优点。电路参数可参考表。（2）STK4145 音响厚膜集成电路音响厚膜集成电路2STK4101 系列功放厚膜集成电路系列功放厚膜集成电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用 1用用 DG4100 集成电路组成的集成电路组成的 OTL 功率放大电路功率放大电路6.3.2集成功放的典型应用电路集成功放的典型应用电路该应用用电路路可可作作为收收音音机机的的整整个个低低频放放大大和和功功率率放放大大电路路，其其输入入端端可可直直接接与与收收音音

15、机机的的检波波输出出端端相相接接。4100 系系列列集集成成电路路还可作可作为收收录机、机、电唱机等的功率放大唱机等的功率放大电路。路。6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用 用用 STK4145 厚厚膜膜集集成成电电路路组组成成的的立立体体声声功功放放电电路路如图所示。如图所示。2用用 STK4145 厚膜集成电路组成的立体声功放电路厚膜集成电路组成的立体声功放电路6.3集成功放器件及应用集成功放器件及应用 本章小结本章小结1功功率率放放大大器器的的要要求求：（1）输输出出足足够够的的功功率率；（2）放放大大器器的频率要高；（的频率要高；（3）失真要小；（）失真要小；（4）功率管要安全工作。）功率管要安全工作。3OTL 电路路输出出端端不不用用电容容耦耦合合，低低频特特性性优良良，在在高高保保真真的音响的音响设备中广泛中广泛应用。用。2功功率率放放大大器器的的种种类类很很多多，目目前前应应用用较较广广泛泛的的是是无无变变压压器器耦耦合的推挽功率放大器，常见的有合的推挽功率放大器，常见的有 OTL 和和 OCL。