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第 7 章 功率放大电路 PowerPoint PPT Presentation


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第 7 章 功率放大电路. 本本章重点内容: l 功率放大电路的特点 l 互补 对称 推挽功率放大电路及其工作原理 功 功率放大电路的输出功率、效率和非线性失真. 5.1 功率放大电路概述. 5.1 功率放大电路的一般问题. 图 5.1 放大器方框图. 1. 要求输出足够大的功率. 2. 效率要高. 3. 非线性失真要小. 4. 要考虑功率管的散热和保护问题. 5. 在分析方法上,通常采用图解法. 5.2 功率放大电路的三种工作状态. i C. i C. Q i B = 常数. (a). I CQ. 0. 0.

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第 7 章 功率放大电路

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- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


7

第7章 功率放大电路

本本章重点内容:

l功率放大电路的特点

l互补对称推挽功率放大电路及其工作原理

功 功率放大电路的输出功率、效率和非线性失真


7

5.1 功率放大电路概述

5.1功率放大电路的一般问题

图5.1 放大器方框图

1. 要求输出足够大的功率

2. 效率要高

3. 非线性失真要小

4.要考虑功率管的散热和保护问题

5. 在分析方法上,通常采用图解法


7

5.2 功率放大电路的三种工作状态

iC

iC

Q iB=常数

(a)

ICQ

0

0

uCE

ωt

iC

iC

Q iB=常数

(b)

ICQ

0

0

uCE

ωt

iC

iC

Q iB=常数

(c)

0

0

uCE

ωt

1. 甲类放大状态

2. 甲乙类放大状态

3. 乙类放大状态

图7. 2 功放电路的三种工作状态

(a)甲类放大 (b)甲乙类放大 (c)乙类放大


7

7.2互补对称功率放大电路

iC1

iL

iC1max

iC1max

iC1

V1导通

VCC

Q

0

uCE1

-uCE2

VCC

iC2

V2导通

iC2max

iC2max

iC2

VCC-UCES1

uo

t

+VCC1

ic1

-VCC1

+VCC1

V1

+

V2

V1

+

+

ui

ui

V2

uo

ui

+

RL

uo

RL

uo

ic2

-Vcc2

7.2.1 OCL互补对称功率放大电路

1.乙类OCL互补对称电路

(a) 基本互补对称电路 (b)由NPN管组成的射极输出器 (c) 由PNP管组成的射极输出器

图7.3 两射极输出器组成的基本互补对称电路

2. 乙类OCL互补对称电路主要参数估算

(1)输出功率及效率

图7.4 乙类OCL互补对称电路图解分析


7

iB1

V1管

输入特性

IB1

t

Uon2

Uon1

-UBE2

UBE1

V2管

输入特性

IB2

iB

ui

ui

t

(2)管耗

(3)功率管参数的选择

3. 甲乙类OCL互补对称电路

图7.5 交越失真


7

+VCC.

+VCC

+VCC

Rc

Rc

Rc1

b1

V1

b1

V1

V1

VD1

+

VD1

K

K

R1

IB4

VD2

+

R2

VD2

C clef RL

V2

b2

UCE4

V4

V2

b2

+

R2

uo

V3

UBE4

RL

uo

+

RL

V3

uo

RL

ui

V2

ui

ui

R1

Re

iL

ui

Re

V3

0

ωt

0

ωt

-Vcc

-Vcc

a)用二极管提供偏置 (b)用UBE倍增电路提供偏置

图7.6 甲乙类互补对称电路

7.2.2 OTL互补对称功率放大电路

1. 基本电路

图7.7 采用一个电源的互补对称电路


7

2.带自举的OTL电路

C

C

+VCC

+

RL

C3 clef RL

iC

Rc3

V1

V1

B

b1

B

V1

iB

VD1

K

+

RL

V2

V2

A clef RL

R2

VD2

C clef RL

iE

V2

b2

b3

+

RL

E

E

V3

uo

RL

C1 clef RL

(a)NPN型 (b)PNP型

+

RL

ui

R1

Ce clef RL

Re

C

C

+

(c)NPN型(d)PNP型 图7.9 复合管的几种接法

V2

V2

V1

B

V1

B

E

E

图7.8 带自举的单电源互补对称电路

7.2.3采用复合管的准互补对称功率放大电路

1.复合管


7

2.复合管组成的准互补对称功放电路

+VCC

Rb1

V1

ui

V3

R

VD1

Re1

+

R3

2.2k

R5

56k

R1

220k

C5

100μ

+

uo

VD2

C3

10μ

C clef RL

V2

C4

3300p

V2

3CG15

Rb2

V4

+

C2

68p

RL

C7

0.01μ

Re2

V3

3DG12

+

V1

3DG8

R6

33

+

R11

1

R10

10k

C1

10μ

+

+

R12

1

R2

30k

C6

200μ

R8

330

ui

R7

150

R4

100

V4

3AX83

uo

RL

16

R9

1k

R14

10k

图7.10 准互补对称功放电路

7.2.4实际功率放大电路分析

1. OTL音频功率放大电路

(1)电路组成

7.11 OTL音频功率放大电路


7

+VCC

(+24V)

Re4

150

Rc1

1.2k

R1

10k

V9

3DD15

V7

3DG12

V4

3CG5

C2

120p

Re7

220

Re9

0.5

V2

V1

3DG45

×2

2A

ui

uo

+

RF 22k

R*c4

C5

0.033μ

47μ

V6

3DG6

R*b1

RL

8

C1

V10

3DD15

Rc5

330

Rb2

620

R2

10

C3

120p

V8

3CG7

C4

120p

V3

3DG45

V5

3DG45

VD1

VD2

Re3

680

Re5

150

Re10

0.5

2CP10

×2

Rc8

220

-VCC

(-24V)

(2)主要技术指标的估算

(1)电路组成

图7.12 高保真OCL功率放大电路

(2)主要技术指标的估算

7.3 集成功率放大电路

7.3.1集成功率放大电路分析

1. LM386内部电路


7

R3

15k

接旁路电容

7

I

8 增益设置 1

R4

15k

R7

15k

V10

R5

150

R6

1.35k

同相

输入

3

+

VD1

V1

V2

反相输入

VD2

V4

V3

2

V5

V6

V8

V9

V7

R1

50k

R2

50k

4

输入级

中间级

输出级

增益

设定

旁路电容

+VCC

输出

8

7

6

5

LM386

1

2

3

4

同相输入

增益

设定

反相输入

图7.14 LM386的外形和引脚的排列

图7.13 LM386内部电路原理图

2. LM386的电压放大倍数

3. LM386的外形和引脚图


7

C4

10μ

+VCC

+

C1

250μ

C5

0.1μ

+

C2

0.05μ

+

C3

10μ

R1

10

ui

RP

10k

8 7 6 5

1 2 3 4

8 7 6 5

1 2 3 4

LM386

LM386

+VCC

C1

250μ

+

C5

0.1μ

C4

10μ

+

C2

0.05μ

R1

10

ui

RP

10k

7.3.2集成功率放大电路的主要性能指标

7.3.3集成功率放大电路的应用

1. 集成OTL电路的应用

图7.15 LM386外接元件最少的用法

图7.16 LM386电压增益最大的用法


7

+VCC

7

静噪输入

2

+

680μ

20k

680

0.22μ

0.22μF

4

1

uo1

ui

20k

8

8.2

3

TDA1521

0.1μ

8 7 6 5

1 2 3 4

20k

0.22μ

LM386

9

0.22μ

6

ui

uo2

8

8

8.2

680

20k

5

C4

10μ

+VCC

+

+

-VCC

C1

250μ

680μ

C5

0.1μ

+

图7.18 TDA1521的基本用法

C2

0.05μ

+

C

10μ

R1

10

ui

R

RP

10k

+

+

图7.17 LM386的一般用法

2.集成OCL电路的应用


7

7.4 功率管的安全使用和保护

PCM(W)

200×200×3(mm3)

10

8

100×100×3(mm3)

6

4

不加散热片

2

iC

S/B曲线

iC

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90

低电压大电流状态

Ta(℃)

IB>0

IB=0

二次击穿

B

A

IB<0

一次击穿

0

0

uCE

uCE

图7.20 3AD11-17功率管的PCM-Ta曲线

7.4.1功放管的二次击穿问题

(a)二次击穿 (b)S/B曲线

图7.19晶体管的击穿现象

7.4.2功放管的散热问题


7

7.4.3功放管的保护措施

R3

D

+VCC

+

C3 clef RL

RZ1

Rc3

b1

V1

VZ1

VD1

K

+

A clef RL

R2

VD2

C clef RL

V2

b2

RZ2

b3

+

V3

uo

uo

RL

C1 clef RL

VZ2

+

R1

ui

VZ3

Ce clef RL

Re

iC

PCM

+

二次击穿

临界曲线

ICM

安全

工作区

VCE

0

V(BR)CE

1.过热保护

2.过压和过流保护

图7.22 由ICM、PCM、U(BR)CEO和二次击穿临界曲线限制的安全工作区

图7.23 功放管的保护电路


7

  • 功率放大电路

  • 主要内容:

  • 4.1 功率放大电路的一般问题

  • 4.2 乙类双电源互补对称功率放大电路

  • 4.2.1 电路组成

  • 4.2.2 分析计算

  • 4.2.3 功率BJT的选择

  • 4.3 甲乙类互补对称功率放大电路

  • 4.3.l 甲乙类双电源互补对称电路

  • 4.3.2 甲乙类单电源互补对称电路

  • 4.4 功率器件

  • 重点难点:功率放大器的工作原理、非线形失真

  • 学生掌握要点:1、功率放大器的输出功率、效率和非线形失真

  • 2、分析与计算互补功率放大电路

  • 习题:2.1 2.2 3.1 3.9

  • 学时数:4学时


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