1、第第7章章 功率放大电路功率放大电路7.2 7.2 甲类功率放大器甲类功率放大器7.3 7.3 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路7.4 7.4 丙类和丁类功率放大器丙类和丁类功率放大器7.1 7.1 功率放大电路的特点和分类功率放大电路的特点和分类7.5 7.5 集成功率放大器集成功率放大器7.1 功率放大电路的特点和分类功率放大电路的特点和分类v 特点和要求：特点和要求：（1 1）要有尽可能大的输出功率。）要有尽可能大的输出功率。（2 2）效率要高。）效率要高。（3 3）非线性失真要小。）非线性失真要小。（4 4）由于功率管工作在接近于极限运用的状态，因此，在选择功）由于功率管工作在
2、接近于极限运用的状态，因此，在选择功率管时必须考虑使它的工作状态不超过其极限参数率管时必须考虑使它的工作状态不超过其极限参数 、和和 。（5 5）由于功率管的管秏较大，因此，在设计功放电路时，散热问）由于功率管的管秏较大，因此，在设计功放电路时，散热问题及过载保护问题不能忽视。题及过载保护问题不能忽视。CEOBRU)(CMICMPv 常见的分类方式有以下几种。常见的分类方式有以下几种。（1 1）按处理信号的频率分类）按处理信号的频率分类 低频功放：音频范围在几十赫兹至几十干赫兹。低频功放：音频范围在几十赫兹至几十干赫兹。高频功放：射频范围在几百千赫兹至几十兆赫兹。高频功放：射频范围在几百千赫兹
3、至几十兆赫兹。（2 2）接功放电路中晶体管的导通时间分类）接功放电路中晶体管的导通时间分类 A类功率放大电路类功率放大电路(Class A Amplificating)B类功率放大电路类功率放大电路(Class B Amplificating)：AB类功率放大电路类功率放大电路(Class AB Amplificating)C类功率放大电路类功率放大电路(Class C Amplificating)D类功率放大电路类功率放大电路(Class D Amplificating)E类功率放大电路类功率放大电路(Class E Amplificating)7.2 甲类功率放大器甲类功率放大器（1 1）
4、最大交流输出功率）最大交流输出功率 集电极电压达到最大幅值集电极电压达到最大幅值 CCVUcemax 集电极电流的最大幅值为集电极电流的最大幅值为CQIIcmax 三极管的最大交流输出功率为三极管的最大交流输出功率为 CQCCcmcemIVIUP2122omax （2 2）电源功率）电源功率 由图中的交流负载线可以知道，交流电流的最大幅值由图中的交流负载线可以知道，交流电流的最大幅值CQIIcm 所以集电极瞬时电流为所以集电极瞬时电流为 tIItiCQcsin)(CQ 直流电源的输出功率为直流电源的输出功率为CQCCCQCCCCCIVdttIIVTdttiVTP)sin(1)(1 CQ V 在
5、输出功率达到最大的情况下，最大转换效率为在输出功率达到最大的情况下，最大转换效率为%5021maxCQCCCQCCVoIVIVPP当输入信号为零时，输出功率当输入信号为零时，输出功率 ，此时二极管功，此时二极管功耗耗 ，即没有输人信号时，直流电源的所有功率都，即没有输人信号时，直流电源的所有功率都转换为晶体管的功耗晶体管的功耗达到最大；当输人信号转换为晶体管的功耗晶体管的功耗达到最大；当输人信号增大时，增大时，逐渐变大逐渐变大，变小，晶体管的功耗反而变小。变小，晶体管的功耗反而变小。（3 3）集电极损耗功率）集电极损耗功率 三极管的损耗功率近似为三极管的损耗功率近似为oTPPPV 0oPV P
6、PToPTP7.3 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路理想化特性理想化特性7.3.1 OCL7.3.1 OCL功率放大电路功率放大电路1.B1.B类功率放大电路类功率放大电路消除失真的方法：消除失真的方法：设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。信号在零附近两信号在零附近两只管子均截止只管子均截止开启开启电压电压 2L2oo O RUIUIUPomomom222CESCCUVUomax LCESCCoRUVP2)(2max如果晶体管的饱和压降为如果晶体管的饱和压降为 ，则则CESU如果忽略三极管的饱和压降和穿透电流，负载获得最大输出电压时，如果忽略三极管的饱和压降和穿透电流，负载获得
7、最大输出电压时，其输出电压峰值近似等于电源电压其输出电压峰值近似等于电源电压V VCCCC，故负载得到的最大输出功率，故负载得到的最大输出功率为为1 1）输出功率）输出功率 2L2maxoRVPCC2 2）直流电源提供的功率）直流电源提供的功率 20)(21tdiVPVCCE0sin1tIiomE)2)()0(ttLomCComCCCCERUVIVtdiVP 201V1)(21LCESCCCCLomCComCCERUVVRUVIVP222因此，两个电源提供的功率为因此，两个电源提供的功率为LCCERVP2max2 0CESU如果如果 ，两个直流电源也提供最大功率，两个直流电源也提供最大功率3
8、3）效率）效率 CCCESCCEoVUVPP4max0CESU如果如果%5.7844 4）管耗）管耗 LomLCComOEVRURVUPPP222当当 时，时，CComVU2maxmax222max4.042ooLCCVPPRVP单管的最大管耗为单管的最大管耗为 max22max212.021oLCCVVVPRVPPP5 5）功率管的选择）功率管的选择 功率管集电极的最大允许功耗功率管集电极的最大允许功耗 maxmax2.021oVCMPPP 功率管的最大耐压功率管的最大耐压CCCROBRVU2)(功率管的最大集电极电流功率管的最大集电极电流 LCCCMRVI2.AB2.AB类互补对称功率放大
9、电路类互补对称功率放大电路 0V0V0.5V由于晶体管有死区电压由于晶体管有死区电压 直流偏压直流偏压 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路a）基本电路 b）工作波形例例7-1 7-1 电路如图电路如图7-57-5所示的所示的B B类类OCLOCL功率放大电路的功率放大电路的 ,设输入信号为正弦波，求：设输入信号为正弦波，求：（）最大不失真功率（）最大不失真功率（）计算功率管的参数（）计算功率管的参数maxoP、效率、效率21VVPP、和管秏和管秏V15CCV 4LRV3CESU解：解：（）最大输出功率（）最大输出功率 WRUVPLCESCCo1842)315(2)(22max
10、%8.62154)315(4CCCESCCVUVWRURVUPPPLomLCComOEV67.1042)315(415)315(22222 WPPPVVV33.52121W92.021maxmaxoVCMPPPVVUCCCROBR302)(A75.3415LCCCMRVI（）（）cbeT1T2ibicbecibicbcccbcbebbciiiiiiiiiii)1(,)1(,12121222112113.3.用复合管组成的互补对称电路用复合管组成的互补对称电路 （1 1）复合管）复合管 becibic 1 2cbeT1T2ibic 复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效复合管构成方式很多。不
11、论哪种等效方式，等效后晶体管的性能确定均如下：后晶体管的性能确定均如下：2121121)1(bccbciiiiibe21be1be21be1be)1(RRRRiuRbbe（2 2）采用复合管的互补功率放大电路）采用复合管的互补功率放大电路 准互补对称功率放大电路准互补对称功率放大电路2CCEBIVUUu静态时，2)2(CESCComUVU7.3.2 OTL功率放大电路功率放大电路L2CCL2CESCCmaxo8 2)2(RVRUVP实用单电源互补对称电路 C C2 2、R R3 3组成组成“自举电路自举电路”435)(BE4CES3CCOUUVu)(BE2BE1CCUUVD2D1BE3BE2B
12、E1UUUUU深度实验（功率放大失真或效率等电路研究）深度实验（功率放大失真或效率等电路研究）学期内完成实验十一实验十一 功率放大失真或效率等电路研究功率放大失真或效率等电路研究（深度实验）（深度实验）总谐波失真 (Total Harmonic Distortion)THD 标称额定功率时的失真度 10%1%0.1%晶体管图示仪晶体管图示仪 失真度仪失真度仪 v 只提供实验目的、实验要求等，学生要自选实验室的仪器仪表，自己独立选择实验电路、测试电路、改进电路，完成实验数据的记录和实验总结。v深度实验选题：v提高电压放大倍数的稳定性v增大共模抑制比v提高功率放大器效率v提高稳流系数v提高稳压系数
13、v运算放大器的自动增益控制v 等小课题 7.3.3 BTL功率放大电路功率放大电路 LCESCCoRUVP2)2(2max22CESCComUVUCCCESCCVUV247.4 丙类和丁类功率放大器丙类和丁类功率放大器 7.4.1 C7.4.1 C类功率放大电路类功率放大电路设输入一余弦信号设输入一余弦信号tUuIcosIm则三极管的发射结电压则三极管的发射结电压 tUVuVuBBIBBBEcosImtnItItIIiCcos2coscoscnmc2mc1mc0Bi因为管子只在小半周期内导通，因而因为管子只在小半周期内导通，因而Ci为脉冲电流。放大后的为脉冲电流。放大后的也为脉冲电流。根据傅氏
14、级数展开得也为脉冲电流。根据傅氏级数展开得 tUtRIuCmPCCcoscos1C0CCIVPEP2cmP2c1mc1mcmRURIIUPO212121OEPPPCc0c1mCCcmDCOIIVUPP217.4.2 D类功率放大电路类功率放大电路 7.5 集成功率放大器集成功率放大器 集成功率放大器具有集成功率放大器具有 输出功率大、外围连接元件少、使用方便输出功率大、外围连接元件少、使用方便等优点，目前使用越来越广泛。等优点，目前使用越来越广泛。LM386内部电路原理图 LM386组成的OTL电路 LM386组成的组成的BTL电路电路 7.5 集成功率放大器集成功率放大器 集成功率放大器具有输出功率大、外围连接元件少、使用方便等优点，目前使用越来越广泛。TDA2030A集成功放的内部电路 TDA2030A主要性能参数如下：v电源电压VCC 3V18Vv输出峰值电流 3.5Av频响BW 0140kHzv静态电流 60mA （测试条件：VCC=18V）v谐波失真THD 0.5Mv在电源为15V、RL=4时输出功率为14W。TDA2030A构成OCL电路 构成的OTL电路
