安徽理工大学模拟电子技术课件 第十七讲.ppt

模拟电子技术基础 安徽理工大学电气工程系 17.1 概述 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。 电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导电，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25%。 功率放大电路必须考虑效率问题。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或甲乙类工作状态。此时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。 17.2 乙类互补功率放大电路 17.2.1 三极管的工作状态 17.2.2 乙类互补功率放大电路 的工作原理 17.2.2 乙类互补功率放大 电路的工作原理 （1）电路组成 乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。 （2）工作原理 当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。 严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。如图17.03所示。 为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图17.04所示。 （3）参数计算 1．最大不失真输出功率Pomax 设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为 直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直流电源功率PV 的表达式推导如下 3．三极管的管耗PT 电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然 显然，管耗与输出电压幅度有关，图17.05中画阴影线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最大值。用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生在 处，将Vom=0.64VCC代入PT表达式，可得PTmax为： 4．效率η 当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。 (4) 大功率三极管输出特性曲线的分区 17.3其它类型互补功率放大电路 除了双电源的标准互补功率放大电路外， 还有一些其它类型的互补功率放大电路。 17.3.1 单电源互补功率放大电路 17.3.2 采用复合管的互补功率放大电路 17.3.3 集成功率放大器 17.3.4 BTL互补功率放大电路 17.3.5 双通道功率放大电路 17.3.1 单电源互补功率放大电路 当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC /2。 为了使负载上仅获得交流信 号，用一个电容器串联在负 载与输出端之间。这种功率 放大电路也称为 OTL 互补 功率放大电路。电容器的容 量由放大电路的下限频率确 定，即： 17.3.2 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，即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，见图17.08。 17.3.3 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。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集成运算放大器相同。 17.3.4 BTL互补功率放大电路 BTL互补功率放大电路方框图如图17.09所示。它是由两路功率放大电路和反相比例电路组合而成，负载接在两输出端之间。两路功率放大电路的输入信号是反相的，所以负载一端的电位升高时，另一端则降低，因此 负载上获得的信 号电压要增加一