非线性电子线路ch1-3 谢嘉奎 东南大学.ppt

1.3　乙类推挽功率放大电路 * 从原理电路到实用电路，还需解决如下等问题： ① 交越失真 —— 加偏置电路； ② 双电源 —— 单电源供电； ③ 互补管难配 —— 准互补推挽电路； ④ 安全 —— 过载保护； ⑤ 充分激励 —— 输入激励电路。 一、交越失真和偏置电路 1．交越失真(Crossover Distortion) (1)定义 　在零偏置条件下，考虑到导通电压的影响，输出电压波形在衔接处出现的失真，称交越失真。 图 1–3–2　图解分析乙类推挽电路时，两管的合成传输特性 交越失真 (2) 解决途径 图 1–3–3　加偏置的互补推挽电路及其传输特性 输入端两管适当正偏，使其工作在甲乙类。 由传输特性可见：只要 VBB 取值合适，上下两路传输特性起始段的弯曲部分就可相互补偿，合成传输特性趋近于直线，在输入正弦电压激励下，得到不失真的输出电压。 (3)常用电路 ① 二极管偏置电路 ② VBE 倍增电路 2．二极管偏置电路 　　在集成电路中，偏置二极管通常由晶体管取代，如图 1-3-4(b)所示。或者用互补管 T3、T4 取代，如图 1-3-4(c)所示。 　　图 1-3-4　二极管偏置电路 　　问题：偏置电路是否影响输入信号 vi (t) 的传输。 　　解答：二极管正向交流电阻很小，可认为交流短路。 　　图 1-3-4　二极管偏置电路 3．VBE 倍增电路 图 1–3–5　VBE 倍增偏置电路 　　(1)偏置电路 　　由 T3、R1、R2 组成，且由电流源 IR 激励，为互补功率管 T1、T2 提供偏置电压 VBB。 　　T3、R1 构成电压并联负反馈电路，反馈电路的电阻很小，几乎不影响输入信号的传输。 图 1–3–5　VBE 倍增偏置电路 (2)倍增原理 式中， 　VBE3 = VT ln(IE3 / IS) ? VT ln(IR / IS) 　　上式表明：偏置电路提供的偏置电压 VBB 是 VBE3 的倍增值，且其值受 R1 和 R2 控制，故称为 VBE 倍增电路。 　　(3)热补偿 　　T↑ → ICQ ↑ →VBE3?→VBB ? → ICQ ? 二、单电源供电的互补推挽电路(OTL) 图 1–3–6 　　1．电路特点 　　① 单电源供电 　　② 负载串接大容量隔直电容 CL。VCC 与两管串接，若两管特性配对，则 VO = VCC/2，CL 等效为电压等于 VCC/2 的直流电源。 2．工作原理 　　T1 管的直流供电电压：VCC ? VO = VCC/2， T2 的供电电压：0 ? VO = ? VCC/2。 　　单电源供电电路等效为 VCC/2 和 ? VCC/2 的双电源供电电路。 三、准互补推挽电路 1．问题的提出 互补要求两功率管特性配对，难实现。 　　2．解决办法 　　采用复合管取代互补管，构成准互补推挽电路。 3．电路 图 1–3–7　准互补推挽电路 　　复合管 T1、T2 等效为 NPN 型管；T3与 T4 等效为 PNP 型管。 三、准互补推挽电路 3．电路 　　复合管 T1、T2 等效为 NPN 型管；T3与 T4 等效为 PNP 型管。 　　其中，T1、T3 为小功率管，它们之间是互补的，T2、T4 为大功率管，它们是同型，便于特性配对，故称为准互补推挽电路。 　　R1，R2(几百欧姆)—— 减小复合管的反向饱和电流。 四、保护电路 　　1．必要性 　　实际可能发生负载短路，电流迅速增大等异常现象，造成功率管损坏。为了安全起见，应有过流、过压、过热保护。 2．过流保护电路 　　(1)电路 图 1–3–8　限流保护电路 　　T1、T2：保护管；R1、R2 ：取样电阻。 (2)原理 以保护管 T1 为例。 四、保护电路 2．过流保护电路 (1)电路 　　T1、T2 ：保护管；R1、R2 ：取样电阻。 (2)原理 以保护管 T1 为例。 　　正常时，VR1 不足以使 T1 导通，不起保护作用。 　　异常时，VR1 使 T1导通，分流 i1，限制 T3 管的输出电流，起到了限流保护作用。 T2 对 T4 的限流保护作用同上。 五、输入激励电路 1．必要性 　　互补功放, 功率管为射随器，Av 1。若要求输出最大信号功率，则要求激励 级提供振幅接近电源电 压的推动电压(单电源 为 VCC /2 )。 2．电路 图 1–3–9(a)　未加自举电容的电路 (b)输入激励级图解分析　 T3：输入激励级， 　　T3 的直流负载 R(忽略 T1 和 T2基极电流)，直流负载线为Ⅰ。 图 1–3–9(a)　未加自举电容的电路 (b)输入激励级图解分析 3．输出振幅 　　交流负载 r ? R//ri R ,交流负