第九章 功率放大电路PPT课件
功率放大电路的分类及特点分析
［教学目的］
1、掌握互补功率放大电路的工作原理，熟悉实际功放OCL电路
2、掌握LM386集成功放的工作原理、引脚图及其使用
［教学重点和难点］
1、互补功率放大电路的最大输出功率、转换效率和最大输出电压的计算
2、LM386集成功放的应用
［教学时数］ 4学时
［教学内容］
第一节 功率放大电路概述
一、功率放大电路的特点
二、放大电路的组成
第二节 互补功率放大电路
一、OCL电路的组成及工作原理
二、OCL电路的输出功率及效率
第三节 集成功率放大电路
一、集成功率放大电路的分析
二、集成功率放大电路的主要性能指标
三、集成功率放大电路的应用
［电子教案］4学时
本章讨论的问题：
功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？
4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？
9.1 功率放大电路概述（45分钟） 功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源（直流）电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。
功放电路的要求：
1.Pomax 大，三极管极限工作；2.h = Pomax / PV 要高；3.失真要小
9.1.1功率放大电路的特点
一、主要技术指标1.最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为Po＝IoUo。
最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率
2.转换效率η
9多级放大电路
1 一、复习引入
单级放大器的电压放大倍数一般为几十倍，而实际应用时要求的放大倍数往往很大。为了实现这种要求，需要把若干个单级放大器连接起来，组成所谓的多级放大器。
二、新授
（一）级间耦合方式
多级放大器内部各级之间的连接方式，称为耦合方式。常用的有阻容耦合、变压器耦合、直接耦后和光电耦合等。
1． 阻容耦合
图1是用电容C2将两个单级放大器连接起来的两级放大器。可以看出，第一级的输出信号是第二级的输入信号，第二级的输入电阻Ri2是第一级的负载。这种通过电容和下一级输入电阻连接起来的方式，称为阻容耦合。
阻容耦合的特点是：由于前、后级之间是通过电容相连的，所以各级的直流电路互不相通，每一级的静态工作点相互独立，互不影响，这样就给电路的设计、调试和维修带来很大的方便。而且，只要耦合电容选得足够大，就可将前一级的输出信号在相应频率范围内几乎不衰减地传输到下一级，使信号得到充分利用。但是当输入信号的 2 频率很低时，耦合电容C2就会呈现很大的阻抗，第一级的输入信号转向第二级时，部分甚至全部信号都将变成在电容C2上。因此，这种耦合方式无法应用于低频信号的放大，也就无法用来放大工程上大量存在的随时间缓慢变化的信号。此外，由于大容量的电容器无法集成，阻容耦合方式也不便于集成化。
RRRRCCCVT+Ucc21b11e1b12e1c1+－uiRRRRCCVT3b21e2b22e2c2－＋uoi2R12
图1 两级阻容耦合放大器
2． 变压耦合器
前级放大电路的输出信号经变压器加到后级输入端的耦合方式，称为变压器耦合，图2为变压器耦合两级放大电路，第一级与第二级、第二级与负载之间均采用变压器耦合方式。 3 RRRCCVT+Ucc1b11e1b12e1+－uiRRRCVTb21e2b22e2oTTRL＋－uC21212
图2 变压器耦合两级放大器
变压器耦合有以下优点：由于变压器隔断了直流，所以各级的静态工作点也是想互独立的。而且，在传输信号的同时，变压器还有阻抗变换作用，以实现变抗匹配。但是，它的频率特性较差、体积大、质量重，不宜集成化。常用于选频放大或要求不高的功率放大电路。
详解功率放大器
详解功率放大器
功率放大器是以输出功率为主要指标的放大器，它不仅要有足够的输出电压，而且要有较大的输出电流。功率放大器工作于大信号状态，可分为甲类功率放大器、乙类功率放大器、甲乙类功率放大器等。
功率放大器的主要功能和作用是对输入信号进行功率放大，以驱动扬声器、继电器、电动机等负载。功率放大器是收音机、电视机、扩音机等音响设备电路中必不可少的重要组成部分，在控制和驱动电路中也有广泛的应用。
1.单管功率放大器
单管功率放大器是最简单的功率放大器，如图6-21所示。VT为晶体管，偏置电阻R1、R2和发射极电阻R3为VT建立起稳定的工作点。T1、T2分别为输入、输出变压器，用于信号耦合、阻抗匹配和传送功率。C1、C2是旁路电容，为信号电压提供交流通路。
图6-21 单管功率放大器电路
单管功率放大器电路的工作过程是：输入交流信号电压Ui1接在输入变压器T1一次侧，在T1二次侧得到耦合电压Ui2。Ui2叠加于VT基极的直流偏置电压(即工作点)之上，使VT的基极电压随输入信号电压发生变化。由于晶体管的放大作用，VT集电极电流Ic亦作相应的变化，再经输出变压器T2隔离直流，将交流输出电流Io传递给扬声器BL。电路各点波形如图6-22所示。
图6-22 单管功率放大器波形
单管功率放大器都工作于甲类状态，其主要优点是电路简单，主要缺点是效率较低，因此一般只用作较小功率的放大器，或用作大功率放大器的推动级。 2.双管推挽功率放大器
双管推挽功率放大器采用2只功率放大管，分别放大正、负半周的信号，较大地提高了放大器的效率。根据晶体管的静态工作点是否为0，双管推挽功率放大器分为乙类推挽功率放大器和甲乙类推挽功率放大器。
(1)乙类推挽功率放大器
图6-23所示为乙类推挽功率放大器电路，它是由2个相同的晶体管VT1、VT2组成的对称电路。输入变压器T1的二次侧为中心抽头式对称输出，分别为VT1、VT2基极提供大小相等、相位相反的输入信号电压。输出变压器T2的一次侧为中心抽头对称式，将VT1、VT2的集电极电流合成后输出。
电工基础第九章电子教案
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课 题 6.1 功率放大概念
6.2 OTL电路组成特点及工作原理
6.3 集成功放器件及应用
课 型 新课
授课班级 授课时数 2
教学目标 1．了解功率放大的一般知识和基本概念。
2．掌握基本功率放大电路的组成和原理。
教学重点 1．功率放大器的一般知识简介。
2．OCL电路及OTL电路的电路组成和工作原理。
教学难点 OCL电路及OTL电路的工作原理。
学情分析
教学效果
教后记
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新课 A．引入
输出级的任务是推动负载工作，因此要求有较大的输出功率，通常放大电路的最后一级是功率放大级，称功率放大器。
B．新授课
6.1 功率放大概念
6.1.1 对功率放大器的要求
1．输出足够的功率
在保证功率管安全工作的前提下，功率放大器的最大输出功率受到允许失真的限制，允许失真越小，最大输出功率也越小。
2．放大器的效率要高
功率放大器的效率 ：
%100dOPP
op功率放大器的交流输出功率。
dP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。
3．失真要小
由于功率放大器工作在大信号状态，功放管的电压、电流变化幅度大，超出晶体管特性曲线的线性范围，产生非线性失真，严重时还将产生幅度失真，如图（a）所示。在常用的乙类推挽功率放大器中，还会产生交越失真。如图（b）所示。
4．功率管要安全工作
（1）加散热措施以控制结温
（2）加保护电路以保护功率管
6.1.2 功率放大器的种类和型式
1．功率放大器的种类
（1）甲类：Q点在放大区的中间部位。当输入正弦信号时，功放管在一个信号周期内均导通。
（2）乙类：Q点在放大区与截止区的交界处。当输入正弦信号时，功放管在一个信号周期内半周导通，半周截止。
（3）甲乙类：Q点位置略高于乙类，但低于甲类。当输入正弦信号时，功放管导通大于半周。
2．功率放大器的电路型式
模拟电子技术第9章功率放大电路
第9章 功率放大电路
1 一、选择题
(03 分)1.选择正确答案填空：
(1)功率放大电路的主要特点是（ ）；
A．具有较高的电压放大倍数 B．具有较高的电流放大倍数
C．具有较大的输出功率
(2)功率放大电路的最大输出功率是负载上获得的（ ）；
A．最大交流功率 B．最大直流功率 C．最大平均功率
(3)功率放大电路的效率是（ ）；
A．输出功率与输入功率之比 B．输出功率与功放管耗散功率之比
C．输出功率与电源提供的功率之比
(03 分)2.选择正确答案填空：
(1)分析功率放大电路时，应着重研究电路的（ ）；
A．电压放大倍数和电流放大倍数 B．输出功率与输入功率之比
C．最大输出功率和效率
(2)功率放大电路的最大输出功率是（ ）；
A．负载获得的最大交流功率 B．电源提供的最大功率
C．功放管的最大耗散功率
(3)当功率放大电路的输出功率增大时，效率将（ ）。
A．增大 B．减小 C．可能增大，也可能减小
(03 分)3.选择正确答案填空：
(1)功率放大电路与电压放大电路的共同之处是（ ）；
A．都放大电压 B．都放大电流 C．都放大功率
(2)分析功率放大电路时，应利用功放管的（ ）；
A．特性曲线 B．h参数模型 C．高频混合模型
第9章 基本放大电路
- 43 - 第9章 基本放大电路
放大是模拟电路最重要的一种功能。本章所要介绍的基本放大电路几乎是所有模拟集成电路的基本单元。工程上的各类放大电路都是由若干基本放大电路组合而成的，其中第一级称为输入级，最后一级称为输出级，其余各级为中间级。
9.1 放大电路的工作原理
放大电路或称为放大器，其作用是把微弱的电信号、电压、电流、功率放大到所需要的量级，而且输出信号的功率要比输入信号的功率大，输出信号的波形要与输入信号的波形相同。
现以晶体管共射极接法的电路为例来说明放大电路的工作原理。
输入信号按波形不同可分为直流信号与交流信号两种。由于正弦信号是一种基本信号，在对电路进行性能分析与测试时，常以它作为输入信号。因此，也以正弦信号作为输入信号来说明放大电路的工作原理。在输入端与输出端分别接有电容C1、C2，它们起着传递信号，隔离直流的作用，电容C1、C2称为输入和输出耦合电容或隔直电容。由于耦合作用要求电容的容抗值很小，一般为几微法至几百微法，因而需要采用有极性的电解电容器。
输入端未加输入信号时，放大电路的工作状态称为静态。这时UCC提供了直流偏置电流。由于电容的隔直作用，输入端和输出端不会有电压与电流。可见，静态时，除了输入端与输出端外，晶体管各极电压与电流都是直流，其波形如图9-1各波形中的虚线所示。
输入端加上输入信号时，放大电路的工作状态称为动态。交流输入信号ui通过C1耦合到晶体管的发射结两端，使发射结电压uBE以静态值UBE为基准上下波动，但方向不变，即uBE始终大于零，发射结保持正向偏置，晶体管始终处于放大状态。这时的发射结电压uBE＝UBE＋ube。忽略C1上的交流电压降，则ube＝ui。发射结电压的变化会引起各极电流的相应变化，而且它们都会有一个静态直流分量和一个交流信号分量，其波形如图9-1所示。iC的变化引起RCiC的相应变化。由于uCE＝UCC－RCiC，uCE将以UCE为基准上下波动，iCui
第9章 低频功率放大电路
第九章 低频功率放大电路
一个实用的放大器通常含有三个部分：输入级、中间级及输出级，其任务各不相同。一般地说，输入级与信号源相连，因此，要求输入级的输入电阻大，噪声低，共模抑制能力强，阻抗匹配等；中间级主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压；输出级主要要求向负载提供足够大的功率，以便推动如扬声器、电动机之类的功率负载。功率放大电路的主要任务是：放大信号功率。
9.1 低频功率放大电路概述
9.1.1 分类
功率放大电路按放大信号的频率，可分为低频功率放大电路和高频功率放大电路。前者用于放大音频范围（几十赫兹到几十千赫兹）的信号，后者用于放大射频范围（几百千赫兹到几十兆赫兹）的信号。
功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等四种。乙类功率放大电路的特征是在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通，有电流通过；甲乙类功率放大电路的特征是在输入信号周期内，管子导通时间大于半周而小于全周；丙类功率放大电路的特征是管子导通时间小于半个周期。
9.1.2 功率放大器的特点
功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率，故功率放大器应具有以下三个主要特点：
1.输出功率要足够大
功率放大电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。
2.效率要高
效率定义为：输出信号功率与直流电源供给频率之比。放大电路的实质就是能量转换电路，因此它就存在着转换效率。
3.非线形失真要小
功率放大电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。
9.1.3 提高输出功率的办法 1.提高电源电压
选用耐压高、容许工作电流和耗散功率大的器件。
2.改善器件的散热条件
直流电源提供的功率，有相当多的部分消耗在放大器件上，使器件的温度升高，如果器件的热量及时散热后，则输出功率可以提高很多。
功率放大器电路图及其原理
一、 OPA300放大电路
OPA300放大电路功能说明：通过设定电阻R4=3R3 来设定该放大器的放大倍数为四倍，即
Vout=(1+Rf / R) Vin ，将VCA810的输出信号放大到能满足检波需要的信号。
二、高栅负压的电子管功放电路图
下图中R3既是前级的直流负载电阻。又是给后级提供栅负压的偏值电阻。它适用于栅负压较高的功率管制作的功放电路。电路比较简单。电路中两个竹子的灯丝接地端。应接在各自阴极电阻的下端。
同样要求电源变压器有两个灯丝绕组，功率级与前级的灯丝分别供电。电路是用6Pl做的实验，虽然栅负压较低，但工作很正常，说明电路是成功的。同样要注意的是：一定要在插上前级管子后再开电源，否则不能加电。
三、 推挽式功率放大级的正偏压电路
此电路用EL34管。在两只功放管阴极电路中串入一只50Ω左右的线绕电位器或半可变线绕电阻，中点接地即可。调整电位器W使两管的阴极电压平衡、对称，再放音就会有出色的表现。正偏压的方式也可以用在ABI类自给偏压的推挽式功率放大级中。
四、AD8656双运放芯片组成的接收放大电路
使用AD8656双运放芯片组成接收放大电路。该运放适合+2.7～+5.5 V电源电压供电，是具有低噪声性能的精密双运算放大器。AD8656型CMOS放大器在满共模电压(VCM)范围内提供250 mV精密失调电压最大值，且在10 kHz处提供低电压噪声谱密度和0.008%的低真，无需外部三极管增益级或多个并行的放大器以减小系统噪声。通过干电池提供3V单电源供电，接收放大电路如图2所示。放大电路由AD8656进行两级放大，抵消线圈所感应到的信号电压幅值因距离的增加而产生的衰减，放大所接收到的微弱信号，增加无线传输距离。系统接收电路经D8656放大后的输出电压输至单片机进行A/D转换，对数据进行编解码，而未采用检波解调电路，可有效简化电路结构。
五、高频信号放大电路的性能比较分析
第09章放大电路基础及分析
168
课 题 第九章 放大电路基础及分析
第一节 放大电路的概念及分类
第二节 共发射极放大电路
第三节 放大电路的工作原理
课 型 新课
授课班级 授课时数 2
教学目标 1．熟记共发射极放大电路和共集电极放大电路结构。
2．了解放大电路静态工作点的概念和调整方法。
3．理解放大电路的工作原理。
教学重点 1．放大电路的结构及元件作用。
2．放大电路的工作原理。
教学难点 利用放大电路的电压、电流波形，理解放大原理。
学情分析
教学效果
教后记
169
新授课 Ａ、复习
晶体管的三种工作状态。
B、新授课
第一节 放大电路的概念及分类
1．放大电路的用途
自动控制、信号检测、通信等电子设备中最基本的组成部分。
例：扩音系统的四个主要组成部分。
（1）传感器（麦克风），将声音转换成相应的电压信号。
（2）放大器，将麦克风输出的微弱电压信号放大到所需要的值。
（3）再生器（扬声器），将放大后的电信号还原成声音。
（4）电源，提供放大器工作所需要的直流电压。
2．什么是放大电路
同时满足以下两个条件的电路：
（1）输出信号的功率大于输入信号的功率。
（2）输出信号波形与输入信号波形相同（不失真）。
用框图表示：
输入端：加入需要放大的信号。
输出端：得到放大的输出信号。
组成：一个放大电路必须含有晶体管（或电子管）这样的器件，同时还包含电阻、电感、变压器等元器件。
3．放大器的分类
（1）按放大器的频率高低分高频放大器低频放大器直流放大器
（2）按被放大信号的类型分功率放大器电压放大器电流放大器
（提问）
（讲解）
170 （3）按放大信号的强弱分大信号放大器小信号放大器
第九章功率放大电路。
第九章 功率放大电路
本章内容简介
(一) 目标：向LR（扬声器的音圈、电动机绕组、CRT等）提供一定大小的可控功率
(二) 侧重点不同：侧重研究LR上的功率OP，而不是oOIV,
(三) 深入研究：在后续课程《电力电子技术》、《高频电子线路》
(四) 主要内容
一般问题、特点、分类；
OP、效率、非线性失真（三者之间的矛盾）；
互补对称、乙类功放（原理）；
集成功放；
散热问题、功率BJT、VMOS管
(五)学习目标
熟练掌握如何解决输出功率、效率和非线性失真三者之间的矛盾；
要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT的选择；
正确理解甲乙类互补对称功放电路的工作原理及计算；
了解各种功率器件及散热问题；（选讲内容）
了解集成功率放大器的使用。（选讲内容）
(六)参考资料说明：
清华大学 童诗白 主编《模拟电子技术基础》有关章节
高文焕、刘润生编《电子线路基础》
王小海编 《集成电子技术教程》
王远编 《模拟电子技术基础学习指导书》
陈大钦编 《模拟电子技术基础问答、例题、试题》
5.1 功率放大电路的一般问题（1学时）
主要内容:
本节主要定义了功率放大电路并做了分类。
基本要求：
正确理解功率放大电路的定义及种类。
教学要点：
1.功率放大电路的定义
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载，带负载能力要强。
2.功率放大电路与电压放大电路的区别
(1).本质相同
电压放大电路或电流放大电路：主要用于增强电压幅度或电流幅度。
功率放大电路: 主要输出较大的功率。
但无论哪种放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，从能量控制的观点来看，放大电路实质上都是能量转换电路。
因此，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。