电子技术基础-模拟部分课件第八章.ppt

8.1 功率放大电路的一般问题 8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.4 甲乙类互补对称功率放大电路 *8.5 集成功率放大器 8.2 射极输出器 甲类放大的实例 8.1 功率放大电路的一般问题 2. 功率放大电路提高效率的主要途径 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 例 1： 扩音系统 功率放大器的作用： 用作放大电路的 输出级 ，以驱 动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表 指针偏转等。 功 率 放 大 电 压 放 大 信 号 提 取 例 2： 温度控制 R1-R3:标准电阻 Va : 基准电压 Rt :热敏电阻 A：电压放大器 Rt T VO 室温 T 温度调节 过程 Vb VO1 vo R1 a R2 Vcc + R3 Rt 功 放 b 温控室 A + - vo1 加 热 元 件 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 (1) 功率放大电路 功率放大电路是一种以输出较大功率为目 的的放大电路 。 因此 ， 要求同时输出较大的电 压和电流 。 管子工作在接近极限状态 。 (2) 要解决的问题 提高效率 减小失真 管子的保护 一般直接驱动负载 ， 带载能力要强 。 讨论对象 ：大信号 分析方法 ： 图解法。 （ 3）功率放大电路的特点： 要求输出功率尽可能大 ： 输出信号电压和电流大 ， 使放大管工作在极限状态，因此必须保证放大管的安 全工作。 要求效率高 ： 效率 负载得到的有用信号功率与 电源提供的直流功率之比。 要求非线性失真小 ： 由于功率放大电路 是大信号运用，接近晶体管的截止区和饱 和区，容易产生非线性失真。 可见，输出功率与非线性失真是功率 放大电路的一对主要矛盾。 功放管的散热 :有相当大的功率消耗在管子上，引起 温升 （ 4）功率放大电路的分类 三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。 甲类工作状态 -三极管 360 导电； 甲类 360 导电 射极输出器的输 出电阻低，带负载能 力强，但做功放不适 合。为什么 ？ 解释如 下： Rb vo VCC vi ib RE 射极输出器能否做功率放大 ？ Rb vo VCC vi RE 射极输出器效率的估算： (设 RL=RE) vo t vo ib Q ic vce V CC E CC R V 若忽略晶体管的饱和压降和截止区，输出信 号 uo的峰值最大只能为： VCEQ = 0.5VCC 静态工作点： E CC E CC CQ R2 V R V5.0 I CCm a xo V5.0V T0 CCCE dtiVT1P L 2 CC L 2 CC L 2 m a xom m a xO R8 U R 2 V5.0 R 2 U P %25m a xm a x E O PP 2 00 1 2 TT CC CC E C C C C C C C Q L V VP V i d t i d t V I RTT 直流电源输出的功率 最大负载功率 最大效率 (RL=RE时 ) 电压放大器一般工作在甲类，其输出功率由功率三角形确 定。甲类放大的效率不高，理论上不超过 50%。 乙类放大 ： 三极管 180 导电 。 功率放大电路必须考虑效 率问题 。 静态电流是造成管耗的主要原因 。 为了降低静态时 的工作电流 ， 三极管从甲类工作状态改为乙类工作状态 。 一 周期内只有半个周期 iC 0。 没有输入信号时 ， 信号输出功率 为零 ， 电源供给的功率为零 ， 管耗为零 。 信号增大 ， 电源供 给的功率增大 ， 输出功率增大 。 但输出出现了严重的失真 。 甲乙类放大： 导通角大于 180 。 一周期内有半个周 期以上 iC 0。 甲乙类和乙类放大虽降低了静态工作 电流 ， 但又产生了失真问题 。 如果不能解决乙类状 态下的失真问题 ， 乙类工作状态在功率放大电路中 就不能采用 。 推挽电路和互补对称电路较好地解决 了乙类工作状态下的失真问题 。 电压放大电路 BJT工作在 甲类，乙类和甲乙类放大 主要用于功率放大电路。 丙类 -三极管 2VCC 通过 BJT的最大集电极电流为 VCC/RL，所选 BJT 的 ICM一般不宜低于此值。 end 8.4 甲乙类互补对称功率 放大电路 8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路 8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路 8.4.3 带自举电路的单电源功放 8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路 乙类互补对称电路存在的问题 乙类互补对称电路存在的问题 实际测试波形 1. 静态偏置 可克服交越失真 2. 动态工作情况 二极管等效为恒压模型 设 T3已有合适 的静态工作点 交流相当于短路 B E 4 2 21 CE 4 VR RRV VBE4可认为是定值 R1、 R2不变时， VCE4也是定值，可看作 是一个直流电源。 8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路 静态时，偏置电路使 VK VCVCC/2（电容 C充电达 到稳态）。 当有信号 vi时 负半周 T1导通，有电流通过负 载 RL，同时向 C充电 正半周 T2导通，则已充电的电 容 C通过负载 RL放电。 只要满足 RLC T信 ，电容 C就 可充当原来的 VCC。 计算 Po、 PT、 PV和 PTm的公式 必须加以修正，以 VCC/2代替原 来公式中的 VCC。 此电路存在的问题： K点电位受到限制 由 NPN管与乙类互 补功放组成的功率 放大器 .分析方法同 上 . 理想情况： 输入负半周最大时 T1饱和、 T2截止输出近 似等于 VCC；输入正半周最大时 T2饱和、 T1截止输出近 似等于 0。交流输出电压幅值 VomVCC/2。， Vom明显小 于 VCC/2。除非提高 VD VD 33,0 RIVVV CCCDi 当 33 33 3 2 2 RI V V RIV VVV C CC CC CCC ADC 则 若 R3C3足够大，电容两端的电压将基本为常数，不随 vi 而变化。 所以当有信号时： KCKcD vVvvv 33 则， vD随着 k 的增加而增加 。 8.4.3带自举电路的单电源功放 end 8.5 集成功率放大器 集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的 驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互 补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。 集成功放使用时不能超过规定的极限参数， 极限参数主要有功耗和最大允许电源电压。集成 功放要加有足够大的散热器，保证在额定功耗下 温度不超过允许值。 LM380外部引脚 功率器件 1、功率器件的散热问题 在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在功放 管的集电结上，使管子发热，必须采取散热措施。 常用的方法： 加散热片 表征散热能力的参数： 热阻 阻碍热传导的阻力， 通常用 /w 或 /mw 来表示。 热阻越小，管子的散热能力越强。 2、二次击穿现象 3、功率管的保护 降额使用 功放管的散热 功率器件 VVMOS end 作业 8.3.3 8.3.4 8.4.3 8.4.5 8.5.1 8.5.3