第五章-功率放大器讲课教案

Q 点位置：在交流负载线的中点。 电路特点：功放管始终导通，输出波形无失真。
但静态电流大，效率低（最高５０％）。
Q 点位置：在交流负载线和 IB = 0 输出特性
曲线交点。 电路特点：静态电流几乎为零，效率高（最高
78.5％） 。但输出波形失真大（只有半个波形）。
Ｑ点位置：Ｑ点在交流负载线上略高于乙类
工作点处。 电路特点：静态电流较小，效率较高（介于甲 类和乙类之间）。输出波形失真比较大。
２、按耦合方式分类
1．阻容耦合功率放大电路。 2．变压器耦合功率放大电路 3．直接耦合功率放大电路
推挽放大器
在功率放大器电路中大量采用推挽放大器电路，这种电路中用两 只三极管构成一级放大器电路，两只三极管分别放大输入信号的 正半周和负半周，即用一只三极管放大信号的正半周，用另一只 三极管放大信号的负半周，两只三极管输出的半周信号在放大器 负载上合并后得到一个完整周期的输出信号。 推挽放大器电路中，一只三极管工作在导通、放大状态时，另一 只三极管处于截止状态，当输入信号变化到另一个半周后，原先 导通、放大的三极管进入截止，而原先截止的三极管进入导通、 放大状态，两只三极管在不断地交替导通放大和截止变化，所以 称为推挽放大器。
三、工作原理
1、静态时： 由于V1和V2参数一致，A点和B点的电压都是电源电压Vcc的一半。
VA= Vcc /2 。V1和V2管的发射结电压
VBE=VB — VE=VB — VA= Vcc /2 — Vcc /2 =0。 因此，发射结零偏， V1和V2都截止。
2、 动态时： A、 Vi正半周： V1管（NPN型）导通， V2管（PNP型）截止。直流 电源Vcc通过V1管向耦合电容C1充电。负载RL上输出正半周波形。 B、 Vi负半周： V1管（NPN型）截止， V2管（PNP型）导通。耦合 电容C1放电（容量足够大），向V2管提供电源，并在负载RL上输出 负半周波形。 因此，在一个周期内， V1和V2管交替工作，负载上有完整的波形 输出。
第五章-功率放大器
二、功率放大电路的基本要求
1、有足够大的输出功率PO； 2、效率高(η= PO /PDC)；
效率η越高,直流电源消耗的功率越少。
3、非线性失真（波形失真）小； 4、散热性能好。
三、功率放大器的分类
１、按照功放管（三极管）静态工作点 设置分类
根据三极管静态工作点Ｑ在交流负载 线上的位置不同，可分为甲类、乙类、 甲乙类三种。
克服方法：在两个功放管的基极之间串入两个二 极管，利用二极管的压降为两个三极管提供正向 偏置电压，使两个三极管处于微导通状态，即工 作在甲乙类状态，克服了交越失真。
五、输出功率、电源功率、效率
1、最大输出功率：
（A）忽略2个功放管的饱和压降VCES：
（B） 考虑2个功放管的饱和压降VCES：
Pom
四、交越失真及克服方法
讨论电路工作原理的时候是理性状态，未考虑三 极管死区电压（硅：０.５V，锗： ０.２V ）的 影响。实际上由于两个功放管之间没有偏置电路， 在输入交流电压小于死区电压的时候，两个功放 管都是截止的。在输出电压波形的正、负半周交 替处出现一段没有电压的区域，这种现象叫交越 失真。
二、电路结构
１、单个、正直流电源（+Vcc）供电，将直流 能量转换成交流信号功率。 ２、 V1和V2是一对型号不同，特性对称的配对 管。都是共集电极连接方式（基极输入，发射 极输出），都是射极输出器。输出电阻小，能 与低阻抗负载较好匹配。 ３、不使用输出变压器，输出端用电容耦合， 所以该电路又称为ＯＴＬ电路。
放大器的输出信号反相而已。
OTL
OCL
BTL
OTL电路采用单电源即可工作，所以在便携式功放中很常用，如果不加输出电容， 则稳态时输出电压为0.5Vcc，所以输出电容不可省去。但是输出电容也影响了电 路的低频响应。为了提高低频响应，OCL电路使用对称双电源供电，使稳态输出 为0V，省去输出电容。这时，加在负载上的最大电压为Vcc。这样电源电压利用 率偏低，因为整个电源电压为2Vcc。提高利用率的方式是使用BTL电路，负载接 在电桥中，两端的最大电压可达2Vcc，相同供电电压下输出功率是OCL的四倍， 但是元件数量翻倍。下图示出了BTL电路的原理。每次都是电桥对侧桥臂上的管 子同时导通和截止。由于负载中点电压始终在0V，我们可以把BTL电路看成是两 个等效负载为0.5RL的OCL电路。
V
2 G
8RL
Pom
1
(Vcc 2
2
VCES)2 RL
3、效率：
η=
PO P DC
理想最大效率为 m=
互补推挽放大器
互补是通过采用两种不同极性的三极管，利用不同极性三极管的 输入极性不同，用一个信号来激励两只不同极性的三极管，这样 可以不需要有两个大小相等、相位相反的激励信号。 利用NPN型和PNP型三极管的互补特性，用一个信号来同时激励两 只三极管的电路，称之为“互补”电路，由互补电路构成的放大
器称为互补放大器电路。
BTL有个优势 桥接状态时 电路本身的底噪会抵消同时最大电流加倍 效果要比单独使用好很多 不过传统电路接成BTL有些麻烦 有些需要用运放换相 有的电路相对复杂
现在有很多效果不错的IC连接成BTL很简单 效果也不错 比如TDA7377
5.２单电源互补对称功放电路（ＯＴＬ电路） （ P11９）
一、基本电路图
３、按功率放大器输出端特点分类
Ａ、有输出变压器功放电路 Ｂ、无输出变压器功放电路 (简称OTL功放电路)。 Ｃ、无输出电容功放电路 (简称OCL功放电路)。 Ｄ、桥接无输出变压器功放电路 (简称BTL功放电路)
BTL功放电路：
由两个相同的OCL电路组成一个功率更 大的功放电路，无论使用单电源还是双电源 供电都不需要输出电容，理想输出功率是单 个OCL电路的4倍。优点是功率做得更大，缺 点是电路比较复杂。BTL结构常应用于低电 压系统或电池供电系统中。在汽车音响中当 每声道功率超过10w时，大多采用BTL形式。 BTL形式不同于推挽形式，BTL的每一个放 大器放大的信号都是完整的信号，只是两个