项目9功放电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,项目9功放电路,*,项目9功放电路,2025/6/7 周六,项目9功放电路,电压放大电路均属小信号放大电路，它们主要用于增强信号的,电压或电流的幅度,。实际上，很多电子设备的输出要带动一定的负载，如：驱动扬声器，使之发出声音；驱动电表，使其指针偏转；控制电机工作等，这就要求放大电路要向负载提供足够大的信号功率。,能输出信号功率足够大的电路就是功率放大电路，简称功放。,9.1.1功率放大电路的任务及功放管的特点,9.1 功率放大电路,项目9功放电路,电子设备中的放大器一般由前置放大器和功率放大器组成，如图9.2所示。前置放大器的主要任务是,不失真地提高输入信号的电压或电流的幅度,，而功率放大器的任务是,在信号失真允许的范围内，尽可能输出足够大的信号功率，即不但要输出大的信号电压，还要输出大的信号电流，以满足负载正常工作的要求。,1、功率放大电路的任务：,图9.2放大器组成方框图,项目9功放电路,担任功率放大的晶体管习惯上称为功放管,，一般由晶体三极管来担任，近些年来，随着场效应管制造工艺的提高，许多功放管已经被场效应管所取代，因为场效应管不需要太大的驱动功率。在电路中，功放管都工作在接近于管子参数的极限状态，,故选择功放管时要注意不要超过管子的极限参数，并且要留有一定的余量，同时要考虑在电路中采取必要的过流保护、过压保护措施，还要解决好管子的散热问题。,在电路中，广泛使用复合管作为功放管。,项目9功放电路,1)输出功率尽可能大,2、功放电路的主要指标,功放电路根据负载要求向负载提供的有用信号功率。一般对功率放大器都用最大输出功率来衡量它的放大能力。,最大输出功率是指在输入信号为正弦波时，电路的输出波形不超过规定的非线性失真指标时，,放大器的最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积,。,项目9功放电路,2)效率要高,P,O,P,E,100%,=,交流输出功率,直流电源功率,100%=,放大电路提供给负载的功率是由直流电源提供的。放大电路的效率定义为,放大电路输出给负载的交流功率与直流电源所提供的功率之比,：,当直流电源所提供的功率一定时，为了向负载提供尽可能大的信号功率，则必须减少功率放大电路自身的损耗。,项目9功放电路,3)非线性失真要小,由于在功率放大电路中，三极管的工作点在大范围内变动，输出波形的非线性失真比小信号放大电路要严重得多。在实际的功率放大电路中，应根据负载的要求来规定允许的信号失真范围。,功放电路中直流电源提供的功率除了供给负载外，其它部分主要被,功放管所消耗，这部分功率称为管耗：,4）管耗：,项目9功放电路,3使用功放管需要注意的几个问题,功放管的作用是把直流电源的能量按照输入信号的变化规律传送给负载。电路工作在大信号情况下，功放管的管耗较大，必需考虑其散热问题。又由于功放管处于大电流、高电压状态，故需考虑其安全和保护问题。,项目9功放电路,功放管的集电极损耗导致管子发热，结温上升。当结温超过允许值时（硅管约150oC，锗管约100,o,C），晶体管将会损坏。为了使放大器能输出大的功率且功放管又不致损坏，,需给功放管安装散热片，以散发集电极产生的热量，必要时还需要采用风冷、水冷、油冷等方法来进行散热。,（1）功放管的散热问题,项目9功放电路,为了确保功放管的安全使用，在设计电路时，,应使管子工作于其伏安特性的安全区内，尽量减少电路产生过压和过流的可能性,。其次要采取适当的过压保护和过流保护电路。为了防止感性负载使电路产生过压或过流，可在感性负载的两端并联阻容网络。,（2）功放管的安全使用,项目9功放电路,功率放大电路按照功放管静态工作点的不同，可分为,甲类、乙类和甲乙类,，在高频功放中还有丙类和丁类之分。,9.1.2功放电路的类型,1.按照功放管静态工作点分类,甲类功放的,三极管其静态工作点在放大区的中间，所以在输入信号的整个周期内，管子中都有电流流过,。甲类放大电路的优点是失真小，缺点是管耗大，效率低，,它主要用于小功率放大电路中,。电压放大电路由于信号比较小，实际上都工作在甲类放大状态。,项目9功放电路,乙类功放的三极管其静态工作点在放大区与截止区的交线上，在输入信号的一个周期内，管子只在半个周期内有电流流过,，显然，乙类放大电路需要两个管子分别对信号的正负半周进行放大，才能完成对信号的放大。,甲乙类功放的三极管其静态工作点在靠近截止线的放大区内，在信号的一个周期内，管子有半个多周期内有电流流过,，显然，甲乙类放大电路也需要两个管子才能完成对信号的放大。,项目9功放电路,三种功放的工作状态,t,u,CE,i,C,i,C,I,B,=,0,Q,0,0,2)乙类工作状态,3)甲乙类工作状态,1)甲类工作状态,t,u,CE,i,C,i,C,Q,0,0,I,B,=,0,t,u,CE,i,C,i,C,Q,0,0,I,B,=,0,项目9功放电路,t,i,C,O,I,cM,2,I,CQ,t,i,C,O,I,cM,2,I,CQ,t,i,C,O,I,cM,I,CQ,2,乙类工作状态,(,=,),失真大，静态电流为零，管耗小，,效率高。,甲乙类工作状态,(,0.2,P,om,U,(BR)CEO,2,V,CC,I,CM,V,CC,/,R,L,R,L,T,1,T,2,+V,CC,+,u,i,+,u,o,V,CC,2,V,CC,-,U,CES,U,CES,三 OCL电路的输出功率与效率,项目9功放电路,例 1：,已知：,V,CC,=24 V，,R,L,=8,，忽略,U,CES,求,P,om,以及此时的,P,DC,、,P,T1,，并选管。,解,P,DC,=,2,V,2,CC,/,R,L,=45.9(W),+,u,i,+,u,o,R,L,T,1,T,2,+V,CC,V,CC,U,CE,+,-,=4.9(W),U,(BR)CEO,48 V,I,CM,24/8=3(A),选功率管：,P,CM,=10,15 W,U,(BR)CEO,=60,100 V,I,CM,=5 A,项目9功放电路,例 2：,已知：,V,CC,=12 V，,R,L,=8,，,U,CES,=2V。,1）,求,P,om,、,以及此时的,P,DC,、,P,T1,，并选管,2）计算=0.6时的Po,解,P,DC,=,2,V,CC,(,V,CC,-,U,CES,),/,R,L,=,9.55(W),+,u,i,+,u,o,R,L,T,1,T,2,+V,CC,V,CC,U,CE,+,-,U,(BR)CEO,24 V,I,CM,12/8=1.5(A),选功率管：,P,CM,=5 W,U,(BR)CEO,=30 V,I,CM,=3A,项目9功放电路,设置静态偏置,消除交越失真,偏置电路:,二极管,D,1,、,D,2,电阻,R,1,、,R,2,和电位器,R,P,+,V,cc,V,EE,u,o,T,1,T,2,R,L,B,1,B,2,u,i,R,1,R,P,D,1,D,2,R,2,2,U,BE,9.1.4 改进型OCL电路,一 甲乙类互补对称功率放大电路,电路1：,项目9功放电路,t,i,C,0,I,CQ1,I,CQ2,当,u,i,=0 时，,T,1,、T,2,微导通,1）当,u,i,0,(,由小到大到小变化时,),T,1,微导通,充分,导通,微导通；,T,2,微导通,截止,微导通。,2）当,u,i,0,(,由大到小到大变化时,),T,2,微导通,充分导通,微导通；,T,1,微导通,截止,微导通。,一 甲乙类互补对称功放,+,V,cc,V,EE,u,o,T,2,R,L,B,1,B,2,u,i,2,U,BE,T,1,项目9功放电路,9.1.4 改进型OCL电路,二 甲乙类互补对称功率放大电路,T,5,给 T,1,、T,2,提供静态电压，同时对u,i,进行放大,R,L,R,T,3,T,4,V,1,T,2,+V,CC,+,u,i,+,u,o,V,EE,T,5,电路2：,带推动级的,互补对称功放,项目9功放电路,克服交越失真的偏置电路,T,1,T,2,T,3,R,2,R,1,U,BE,的倍增电路,9.1.4 改进型OCL电路,项目9功放电路,9.1.4 改进型OCL电路,甲乙类互补对称功率放大电路,电路3：,T,4,R,L,+V,CC,+,u,o,T,1,T,2,T,3,V,EE,R*,1,R,2,R,3,R,4,推动级,U,BE,倍增电路,项目9功放电路,功率和效率计算方法：,由于,甲乙类互补对称功率放大电路,的静态电流,很小，其工作原理与分析方法与乙类功率放大电路,近似相同。,对于甲乙类互补对称功率放大电路的输出功率,与效率计算，仍然可以使用,乙类功率放大电路,的计,算公式，这样做计算过程简单，误差也不是很大。,9.1.4 改进型OCL电路,二 甲乙类互补对称功率放大电路,项目9功放电路,三 准互补对称放大电路,1.复合管,(达林顿管),目的：实现管子参数的配对,i,b1,(1+,1,),i,b1,(1+,1,),i,b1,(1+,2,),=(1+,1,+,2,+,1,2,),i,b1,1,2,r,be,=,r,be1,+(1+,1,),r,be2,2,(1+,1,),i,b1,1,i,b1,i,b,i,c,i,e,(,1,+,2,+,1,2,),i,b1,T,1,T,2,项目9功放电路,在,串接点,，必须保证两管电流方向的一致和连续（实际电流方向不冲突）,2.在,并接点,，必须保证两管电,流同时流入接点或同时流出,接点。,3.必须保证复合管中每个管子,都工作在放大区,4.,复合管的类型,与第一只,管子相同。,复合管的构成规则：,三 准互补对称放大电路,并接点,串接点,项目9功放电路,T,1,T,2,NPN+NPN,NPN,T,1,T,2,PNP+PNP,PNP,T,1,T,2,NPN+PNP,NPN,T,1,T,2,PNP+NPN,PNP,一些常见的复合管,项目9功放电路,准互补对称放大电路,NPN,PNP,项目9功放电路,四 输出电流的保护,R,3,和,R,4,的作用：,弥补准互补管的不对称；,输出电流取样,D,1,和,D,2,的作用：,正常情况下截止；,过流时导通限流；,项目9功放电路,练习：,项目9功放电路,9.2,集成功放及其应用,引言,9.2.2 DG810 集成功放及其应用,9.2.3 TD2040 集成功放及其应用,9.2.1 LM386 集成功放及其应用,项目9功放电路,组成：,前置级、中间级、输出级、偏置电路,特点：,输出功率大、效率高,有过流、过压、过热保护,引言,项目9功放电路,9.2.1,LM386,集成功放及其应用,1.典型应用参数：,直流电源：,4,16 V,额定功率：,660 mW,带 宽：,300 kHz,输入阻抗：,50 k,1,2,3,4,8,7,6,5,引脚图,项目9功放电路,2.,LM386,集成功放,内部电路,1.8 开路时，,A,u,=20,(负反馈最强),1.8 交流短路,A,u,=200,(负反馈最弱),电压串联,负反馈,项目9功放电路,V,1,、V,6,：,射级跟随器,高,R,i,V,3,、V,5,：,恒流源负载,V,2,、V,4,：,双入单出差分电路,V,7,V,12,：,功率放大电路,V,7,为驱动级,(,I,0,为恒流源负载,),V,11,、V,12,用于消除交越失真,V,8,、V,10,构成 PNP,准互补对称,2.,LM386,内部电路,项目9功放电路,LM386,1,2,3,4,7,8,5,R,P,C,1,C,2,C,3,C,4,C,5,C,6,10,F,36 k,10,F,100,F,220,F,0.1,F,8,10,.047 F,+,V,CC,6,输出电容,(,OTL,),频率补偿，抵消,电感高频的不良,影响防止自激等,调节电压放大倍数,3.,LM386,典型应用电路,项目9功放电路,TDA2616/Q是PHILIPS公司生产的具有静噪功能的12W双声道高保真功率放大器，主要用于对音频信号的放大，多用在立体声录音机中。,TDA2616/Q采用9脚单列直插式封装，各引脚功能见图9.12（a）所示。其中2脚为静音控制端，当该脚接低电平时，TDA2616/Q处于静音状态，输出端停止输出；2脚接高电平时，TDA2616/Q处于工作状态。,9.2.2 TDA2616/Q中功率集成功率放大电路,项目9功放电路,TDA2616/Q的最大输出功率为15W，失真度不大于0.2%。TDA2616/Q既可以使用单电源供电，也可采用双电源供电，这是它的一个特点，非常分别使用。采用单电源供电时的应用电路如图9.12（b）所示，这时电路构成了OTL电路；采用双电源供电时的应用电路如图9.12（c）所示，这时电路构成了OCL电路。当然两种形式的电路其输出功率是不同的。,项目9功放电路,项目9功放电路,9.2.3,DG810,集成功放,标准音频功率放大,功率大、噪声小、频带宽、工作电源范围宽、有保护电路,输出电容,输入,偏置,交流负反馈,自举电容,频率补偿，防自激等,V,CC,=15 V 时输出功率 6 W,+,V,CC,u,i,C,9,R,1,R,4,C,2,DG810,1,12,9,4,7,8,5,C,1,C,8,C,7,C,4,C,5,C,6,5,F,100 k,.,01,F,100,F,1000,pF,0.1,F,4,56,4 700 pF,10,100,F,100,F,100,R,3,R,2,1000,F,100,F,C,10,1,电源滤波,项目9功放电路,9.2.4,TD2040,集成功放及其应用,特点：,输出短路保护、自动限制功耗、有过热关机保护,参数：,直流电源：,2.5,20 V,开环增益：80 dB,功率带宽：100 kHz,输入阻抗：50 k,输出功率：22 W,(,R,L,=4,),双电源,(,OTL,),应用,电源滤波,频率补偿,防自激等,输出功率可,大于 15 W,交流电,压串联,负反馈,R,1,C,2,220 k,680,22,F,R,3,R,2,u,i,1,2,4,3,5,C,1,C,7,C,3,C,4,C,5,C,6,1,F,22 k,220,F,220,F,0.1,F,4,5,+,V,CC,(,16 V,),2040,0.01,F,0.1,F,-,V,EE,(,-,16 V),R,4,大电容滤除低频成分,小电容滤除高频成分,项目9功放电路,1.功率管的工作类型,类别,特点,Q,点,波 形,甲类,无失真,Q,较高,I,CQ,较大,Q,较高,甲乙类,有失真,效率高,I,CQ,小,Q,较低,乙类,失真大,效率最高,I,CQ,=0,Q,最低,t,i,C,O,I,CQ,i,C,O,I,CQ,t,t,i,C,O,I,CQ,小 结,项目9功放电路,OCL,OTL,优点,缺点,主,要,公,式,结构简单，效率高，,频率响应好，易集成,结构简单，效率高，频率,响应好，易集成，单电源,双电源，,电源利用率不高,输出需大电容，,电源利用率不高,最大输出功率,直流电源消耗功率,效率,最大管耗,2.OCL 和 OTL 功放电路的特性,项目9功放电路,功率放大器的任务是向负载提供符合要求的交流功率，因此主要考虑的是失真度要小，输出功率要大，三极管的损耗要小，效率要高。主要技术指标是输出功率、管耗、效率、非线性失真等。,项目9功放电路,提高功率放大电路输出功率的途径是提高直流电源电压，应选用耐压高、允许工作电流大、耗散功率大的功放管。,互补对称功率放大电路（OCL、OTL）是由两个管型相反的射极输出器组合而成，功率三极管工作在大信号状态；为了解决功率三极管的互补对称问题，利用复合管可获得大电流增益和较为对称的输出特性。为保证功放输出级在同一信号下，两输出管交替工作，电路组成也可采用复合管的互补对称功率放大电路。,项目9功放电路,演讲完毕，谢谢听讲,!,再见，see you again,3rew,2025/6/7 周六,项目9功放电路,