5.功率放大电路

七、电路输出功率与效率
（1）电路的最大输出功率 ）
1 Ec 1 2 1 Ec 2 Pom = = 2 RL 8 RL
（2）电路的最大理想效率可达到 ）电路的最大理想效率可达到78.5%
2
八、采用复合管的互补功率放大电路 当输出功率较大时，输出级的推动级， 当输出功率较大时，输出级的推动级，即 末前级也应该是一个功率放大级。 末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采 用复合管，复合管有四种形式。 用复合管，复合管有四种形式。
2 B
R + R2 1 U ≈UBE R2
R1 I B B E
B1 U
合理选择R 大小， 合理选择 1、R2大小，B1、 R2 B2间便可得到 UBE 任意倍数的 电压。 电压。
B2
3. 电路中增加复合管 增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。 增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。 e c ic ib ib b T1 T1 b T2 T2 ic c c e ic ib ib b b 复合NPN型 型 复合
T3
vi≠0时，在信号的正半周，T2导通，则已充电的电容 起着双电源互 时 在信号的正半周， 导通，则已充电的电容C起着双电源互
的作用，通过负载R 放电。 补对称电路中电源 –VCC 的作用，通过负载 L放电。只要选择时间常数 RLC足够大 比信号的最长周期还大得多 ，就可以认为用电容 和一个电源 足够大(比信号的最长周期还大得多 足够大 比信号的最长周期还大得多)，就可以认为用电容C和一个电源 可代替原来的+ 两个电源的作用。 VCC可代替原来的 VCC和 - VCC两个电源的作用。
波形关系： 波形关系： 特点： 特点：存在较小的静态 电流 ICQ 、IBQ 。 每管导通时间大 于半个周期， 于半个周期，基 本不失真。 本不失真。 t iC USC /RE
iB
iB IBQ uBE uB1 iC
t
ib IBQ Q USC uce
UT ICQ
2. UBE电压倍增电路 为更换好地和T 两发射结电位配合， 为更换好地和 1、T2两发射结电位配合，克服交 越失真电路中的D 两二极管可以用U 越失真电路中的 1、D2两二极管可以用 BE电压倍增 电路替代。 电路替代。 + 图中B 分别接T 图中 1、B2分别接 1、 I T 的基极。假设 >>I ，则 的基极。假设I
+24V
Rc1
ui
T1
R2
T6 R3 T8 T10 T5
Rb1
Rb2
差动放大级 T3 Re3
恒流源 负载 Re5
பைடு நூலகம்
5、工作原理 、
当输入信号为正半周Ui>0时，信号经差动管 当输入信号为正半周 时 T1倒相 T4 T7、T9导通，T8、T10截止，T9 倒相 、 导通， 、 截止， 导通 截止 管上网射极电流ie经+Ec自上而下流过负载， 管上网射极电流 经 自上而下流过负载， 自上而下流过负载 在RL上形成正半周输出电压 上形成正半周输出电压Uo>0 上形成正半周输出电压 当输入信号为负半周Ui<0时，信号经差动管 当输入信号为负半周 时 T1倒相 T4 T7、T9截止，T8、T10导通， 截止， 、 导通 导通， 倒相 、 截止 T10管上网射极电流 经-Ec自上而下流过负 管上网射极电流ie经 自上而下流过负 管上网射极电流 上形成正半周输出电压Uo<0 载，在RL上形成正半周输出电压 上形成正半周输出电压
+VCC T1 t ic1 + C ic2 RL T2 UL
交越失真
时，
0.5VCC
vi
T1截止、 T2导通。 截止、 导通。
若输出电容足够大， 若输出电容足够大， VC基本 保持在0.5V 保持在0.5VCC ，负载上得到的交流 信号正负半周对称， 信号正负半周对称，但存在交越失 真。
vi
A
四、解决交越失真的问题：设置直流偏置
结构简单，效率高， 结构简单，效率高， 频率响应好， 频率响应好，易集成 双电源， 双电源， 电源利用率不高 最大输出功率
主 要 直流电源消耗功率 公 2 P ≈ VCC × Icm E 式 π
1V 1V2CC P ≈ om 2 R L
效率
η理想 = 78.5%
4.1无输出变压器的互补对称功放电路（OTL电 无输出变压器的互补对称功放电路（OTL电
路）
4.1无输出变压器的互补对称功放电路（OTL电 无输出变压器的互补对称功放电路（OTL电
路）
一、特点
单电源供电； 1. 单电源供电； 2. 输出端有大电容。 输出端有大电容。 VCC 0.5VCC , 3. VA = 2 vi 特性对称， ∵T1、T2 特性对称，参数一致 ∴ T1
练习：P114
八、采用复合管的OTL功放 采用复合管的 功放
复合管的管连接原则： 复合管的管连接原则： （1）小功率管在前大功率管在后，两只管子 ）小功率管在前大功率管在后， 各极电流都能顺着各管的正常方向流动。 的各极电流都能顺着各管的正常方向流动。 （2）复合管的类型取决于第一个管子，其电 ）复合管的类型取决于第一个管子， 流放大系数近似等于原来两个三极管β值的 流放大系数近似等于原来两个三极管 值的 乘积。 乘积。即 β≈β1β2
存在交越失真
u
i
OCL电路 电路 +USC
ωt
uo
交越失真
T1 A iL T2 RL -USC
ui
ωt
1.克服交越失真的措施： 克服交越失真的措施： 克服交越失真的措施 电路中增加 R1、D1、D2、R2支路 静态时: 静态时 T1、T2两管发射结电位 分别为二极管D 分别为二极管 1、 D2的正向 导通压降， 导通压降，致使两管均处于 微弱导通状态； 微弱导通状态； 动态时： 加入正弦信号。 动态时：设 ui 加入正弦信号。 截止， 正半周 T2 截止，T1 基极电 位进一步提高， 位进一步提高，进入良好的 导通状态；负半周T 截止， 导通状态；负半周 1截止， T2 基极电位进一步降低，进 基极电位进一步降低， 入良好的导通状态。 入良好的导通状态。 ui R1 D1 D2 R2 iL T2 RL -USC UL T1 +USC
e
复合PNP型 c ic 型 复合 e β ≈ β1 β2 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。
改进后的OCL准互补输出功放电路： 准互补输出功放电路： 改进后的 准互补输出功放电路
T1：电压推动级 T2、R1、R2： UBE倍增电路 T3、T4、T5、T6： 复合管构成的输出级 准互补 输出级中的T 均为NPN 输出级中的 4、T6均为 型晶体管，两者特性容易对称。 型晶体管，两者特性容易对称。 ui +USC T1 T3 R1 T2 R2 T5 T6 -USC RL T4
实用的OCL准互补功放电路： 准互补功放电路： 实用的 准互补功放电路
反馈级 R1 T2 Rf C1 共射放大级 Re4 T4 C2 UBE 倍增 电路 C3 偏置电路 D1 D2 准互补功放级 T7 T9 Re7 Re9 保险管 BX C5 R4 C4 RC8 Re10 RL
RC 负载 低通 -24V
+VCC
A
二、静态分析
+ C
VC RL vL
VCC VCC , VC = VA = 2 2
T2
动态分析(忽略导通压降） 三、动态分析(忽略导通压降）
直流电平基础上加入正弦信号 基础上加入正弦信号。 设输入端在 0.5VCC 直流电平基础上加入正弦信号。
VCC vi > 2
VCC vi < 2
导通、 截止； 时，T1导通、T2截止；
4.1无输出变压器的互补对称功放电路（OCL电 无输出变压器的互补对称功放电路（OCL电
路） OTL电路 电路 +USC T1 UC A + C RL T2 增加对称的负电源-U 增加对称的负电源 SC -USC UL T1 A iL T2 RL OCL电路 电路 +USC
ui
ui
点电位为0 ，使静态时的A点电位为 使静态时的 点电位为
六. 工作原理
T3 组成前置放大级，T2和T1组成互补对 组成前置放大级， 称电路输出级。 称电路输出级。 vi =0时，调节 1、R2，就可使 C3 、 就可使I 时 调节R 达到所需大小， VB2和VB1达到所需大小，给T2和T1提供 一个合适的偏置，从而使K点电位 点电位V 一个合适的偏置，从而使 点电位 K= VC= VCC/2 。 vi≠0时，在信号的负半周，T1导通， 时 在信号的负半周， 导通， 有电流通过负载R 同时向C充电 充电； 有电流通过负载 L，同时向 充电；
导通后电流回路： 导通后电流回路： +v端 R1 VD1正极 端 正极 VD1负极 VD2正极 负极 正极 VD2负极 VT1集电极 负极 集电极 VT1发射极 地端 发射极
五、自举电路
设置自举电路的原因： 设置自举电路的原因： VT2基极信号电压较大时， 基极信号电压较大时， 基极信号电压较大时 发射极电压随着变大， 发射极电压随着变大，造 成VT2集电极与发射极间 集电极与发射极间 直流工作电压减小， 直流工作电压减小，VT2 容易进入饱和区， 容易进入饱和区，VT1的 的 基流将受限制而不能增加 很多 因而也就限制了T1输向负 因而也就限制了 输向负 载的电流， 载的电流，使RL两端得不 两端得不 到足够的电压变化量
集成运放内部的功率放大器
RC1 -
第4级：互补对 级 称射极跟随器
+UCC
RC2 T1 T2 T5 T6
RC3
RE3 T7 T10 T8 RE4 RE5 T11 RC4 RL