电子技术 第2版教学课件CH2-8.pptx

*2.8 功率放大电路 在实用放大电路中，往往要求放大电路的末级（即输出级）输出一定的 功率，用以推动负载工作，例如使扬声器发声，使电动机旋转，使继电 器动作，使仪表指针偏转等等。从能量控制和转换的角度看，功率放大 电路（Power Amplifier）与小信号基本放大电路没有本质区别，只是功 率放大电路要求输出足够大的功率，而小信号基本放大电路要求输出足 够大的电压或电流，两种放大电路的侧重点不同。因此两种放大电路从 组成、分析方法到其元器件的选择都有区别。 2.8.1对功率放大电路的基本要求 1．要有足够的输出功率 在输入信号为正弦波，输出信号不失真的情况下，输出功率的表达式： 2．要有较高的效率 功率放大电路的最大交流输出功率与电源所提供的直流功率之比称为转 换效率。即 3．尽量减小非线性失真 功率放大器是在大信号状态下工作的，由于晶体管是非线性器件，因此 输出信号不可避免地产生一些非线性失真，而且同一功放管输出功率越 大，非线性失真往往越严重，这就使非线性失真和输出功率成为一对主 要矛盾。在实际应用中应采取措施减小失真，使之满足负载要求。 2.8.2 提高功率放大电路效率的主要途径 功率放大电路按功放管静态工作点设置的不同，分为甲类、乙类、甲乙 类三种，如图2-36所示。 甲类功率放大电路非线性失真较小，但其输出效率却较低，可以证明，即使在理想情况下，甲类功率放大电路的效率最高也只能达到50%。 为了减小功耗，提高效率，可将静态工作点Q沿负载线下移，将静态值减小，这就是甲乙类功率放大电路。 如果继续将工作点Q下移，使得静态IC=0，则处于静态的功放管损耗将更小，这种工作状态称为乙类功率放大电路。 2.8.3互补对称功率放大电路 甲乙类或乙类工作状态，虽然减少了静态功耗，提高了效率，但都存在波形严重失真的缺陷，所以一般都采用下面要介绍的甲乙类或乙类的互补对称放大电路，既能提高工作效率，又能减小信号波形的失真，还便于集成。 2.9.3互补对称功率放大电路 1．乙类互补对称功率放大电路 输出功率 最大输出功率 缺点：存在交越失真 2.8.3互补对称功率放大电路 2．甲乙类功率放大电路 改进后的电路如图2-39（a）所示，为了使功放管工作在甲乙类状态，就需要产生一定的偏置电压，为此设置了基极电阻，电路中还增加了二极管，在静态时它们的管压降给的发射结提供正向偏置电压，从而产生一定的基极电流，避开死区。动态时因二极管的动态电阻很小，两二极管则相当于短路，保证输入信号同时加到两个管子的基极。 2.8.3互补对称功率放大电路 3.复合管 复合管的组成原则是：①同一导电类型的晶体管构成复合管时，应将前一只管子的发射极接至后一只管子的基极；不同电类型的晶体管构成复合管时，应将前一只管子的集电极接至后一只管子的基极，以实现两次放大作用。②必须保证两个管子均工作在放大状态。 复合管有4种接法，图2-39所示的是其中的两种，复合后的管子类型是NPN还是PNP取决于VT1管，而与VT2管无关。 2.8.3互补对称功率放大电路 设V1和V2管的电流放大系数分别为β1和β2 则有 所以 可见复合管的电流放大系数近似等于两个单管电流放大系数的乘积。 2.8.4 集成功率放大电路 随着半导体元器件制造技术的飞速发展，集成功率放大电路得到了越来越广泛的应用，目前市场上已有多种型号的产品可供使用。LM386是美国国家半导体公司生产的OTL型集成功放，它是一款集成音频功率放大电路，具有功耗小、放大倍数可调、外接元件少等优点，广泛应用在收音机和录音机电路中，图2-40是LM386的一种接法，也是外接元件最少的一种用法。C1为输出电容，R和C2串联构成校正网络用来进行相位补偿，用来消除自激振荡；引脚1和8开路，集成功放的电压增益为26dB，即电压放大倍数为20，利用RW可调节扬声器的音量。 2.8.4 集成功率放大电路 静态时输出电容上的电压为 LM386的最大不失真输出电压峰值约为 最大输出功率为 此时输入电压有效值为 2.8.4 集成功率放大电路 图2-41为LM386电压增益最大时的连接电路，C3使引脚1和8在交流通路中短路，使Au=200,C4 为旁路电容；C5为去耦电容，滤掉电源中的高频交流成分。 2.8.4 集成功率放大电路 图2-42为LM386的一般接法，图中利用R2改变LM386的增益。