低频电子线路.pptx

2024/4/14 周日低频电子线路1低频电子线路山东大学 信息科学与工程学院刘志军2024/4/14 周日低频电子线路2上次课复习n放大器的级联n阻容耦合多级放大器n组合放大器2024/4/14 周日低频电子线路3本次课内容n放大器的功率输出级n（功率放大器）2024/4/14 周日低频电子线路42.9 放大器的功率输出级n功率放大器也可称为多级放大器的功率输出级。2024/4/14 周日低频电子线路5放大器的功率输出级(图）输入级输出级 中间级2024/4/14 周日低频电子线路62.9.1功率放大器的特殊问题 n功率放大器与前述电压放大器考虑问题的着眼点有所不同，需要特别考虑。2024/4/14 周日低频电子线路7一、功率放大器的特点及分类n分析功率放大器的特点和分类情况。n主要与电压放大器进行比较。2024/4/14 周日低频电子线路8电压放大器n一般电压放大器为小信号放大器。n以获得电压增益为主。n主要考虑通频带等参数。2024/4/14 周日低频电子线路9功率放大器n为大信号放大器（单级）。n以获得功率增益为主（大电压大电流）。n主要考虑输出功率，非线性失真，安全保护等参数。2024/4/14 周日低频电子线路101功率放大器的特点：n（1）考虑获得信号足够大，能够给负载提供足够大的功率（大电压、大电流）；n（2）分析方法以图解法为主；n（3）考虑非线性失真；n（4）考虑如何提高效率；n（5）考虑功率器件的安全保护问题。2024/4/14 周日低频电子线路11对功率放大器的考虑n总之，对功率放大器的要求是：n在功率高、非线性失真小、安全工作的前提下，向负载提供足够大的功率。2024/4/14 周日低频电子线路122功率放大器的分类n一般按照功率放大器的工作状态（Q点不同设置）来分类。n甲类（A类）n乙类（B类）n甲乙类（AB类）n丙类（C类）n丁类（D类）2024/4/14 周日低频电子线路13（1）甲类（A类）n管子导通角=3600=22024/4/14 周日低频电子线路14（2）乙类（B类）n管子导通角=1800=2024/4/14 周日低频电子线路15（3）甲乙类（AB类）n管子导通角 1800 36002024/4/14 周日低频电子线路16图几种功放类型2024/4/14 周日低频电子线路17（4）丙类（C类）n管子导通角 1800 2024/4/14 周日低频电子线路18图丙类（C类）2024/4/14 周日低频电子线路19几种类型的比较n甲类：效率低，管耗较大（无信号时，直流功耗 Icq）单管全波波形。n乙类：效率高，有非线性失真（交越失真），只有半波，需两管推挽获得全波波形。n甲乙类：效率较高，分析同乙类，但可改善非线性失真（Q点升高）。n丙类：效率高，但需要滤波网络方可取出基波波形。2024/4/14 周日低频电子线路20二功率放大器的主要技术指标n主要使用这些参数来衡量功率放大器的技术性能。n为选择和使用功放电路提供依据。2024/4/14 周日低频电子线路21主要技术指标n输出功率Pon效率n非线性失真系数THDn晶体管功率损耗n-。2024/4/14 周日低频电子线路221输出功率Pon其中，Vom和Iom分别为功放的输出电压和输出电流幅值。2024/4/14 周日低频电子线路232 效率n其中，Po为输出交流功率；PD为电源提供直流功率。2024/4/14 周日低频电子线路243非线性失真系数THDn当输入为某一频率的正弦信号时，其输出信号中除基波成份外，还包含一定数量的谐波。非线性失真的大小用失真系数THD表示2024/4/14 周日低频电子线路25非线性失真系数THDn上式中A1为输出电流 的基波幅值，An为二次谐波之上各谐波分量幅值。2024/4/14 周日低频电子线路26非线性失真系数THDn由于小信号非线性失真很小，一般只在大信号工作时才考虑THD指标。n普通功放THD在（110%），高保真功放在1%之内。2024/4/14 周日低频电子线路274.晶体管功率损耗2024/4/14 周日低频电子线路282.9.2 互补对称功率放大电路n互补对称功放电路是当前最常用的功放电路形式。n常应用于分立器件功放和集成电路的功放级。2024/4/14 周日低频电子线路29互补对称功放电路主要形式n有两大类：nOCL 电路nOTL 电路2024/4/14 周日低频电子线路30一、OCL 电路n称为无输出电容器（Output Capactitorless）功放电路。2024/4/14 周日低频电子线路311、电路结构（图）2024/4/14 周日低频电子线路32OCL电路结构特点n双电源+Vcc、Vccn输出端 直耦（0电位）2024/4/14 周日低频电子线路33互补对称的概念n互补：VT1是NPN，VT2是PNPn对称：VT1 与VT2 参数一致（、VBE、ICEO）2024/4/14 周日低频电子线路34CC电路n注意到VT1 VT2 均为CC电路（射随器）2024/4/14 周日低频电子线路352、工作原理n在Vi处加入正弦波n当Vi为正时，VT1导通，VT2截止；电流流向（流过RL）上正下负。n当Vi为负时，VT2导通，VT1 截止 电流流向（流过RL）上负下正。n两管轮流导通（为乙类状态）“推挽”合成正弦波。2024/4/14 周日低频电子线路363、参数计算和波形（图）2024/4/14 周日低频电子线路37（1）最大不失真输出功率n其中 为电压源利用系数，2024/4/14 周日低频电子线路38最大不失真输出功率n上式当尽限运用时，2024/4/14 周日低频电子线路39（2）电源提供直流功率n对VT1：n其中 2024/4/14 周日低频电子线路40电源提供直流功率n对VT12024/4/14 周日低频电子线路41电源提供直流功率nVT1、VT2两管时2024/4/14 周日低频电子线路42（3）效率2024/4/14 周日低频电子线路43效率n当=1时 达到最大 2024/4/14 周日低频电子线路44（4）管子集电极耗散功率及最大值2024/4/14 周日低频电子线路45管子集电极耗散功率及最大值n单管时2024/4/14 周日低频电子线路46管子集电极耗散功率及最大值n上式对求导，并令上式为零2024/4/14 周日低频电子线路47管子集电极耗散功率及最大值n n则 2024/4/14 周日低频电子线路48管子集电极耗散功率及最大值n即 时有最大管耗。2024/4/14 周日低频电子线路49继续分析n将 代入2024/4/14 周日低频电子线路50管子集电极耗散功率及最大值n双管管耗n上式表明Pcm与Pom的关系。例如要求输出功率为10w时则只要选用两个额定管耗大于2w的管子就可以了。2024/4/14 周日低频电子线路514、乙类功放的交越失真问题（图）n乙类功放存在交越失真的问题。2024/4/14 周日低频电子线路52解决交越失真的甲乙类电路（图）2024/4/14 周日低频电子线路53解决交越失真的VBE扩展电路2024/4/14 周日低频电子线路54二OTL功放电路nOTLOutput transformerless (无输出变压器)2024/4/14 周日低频电子线路551、电路基本结构（图）2024/4/14 周日低频电子线路56电路特点n电路互补对称。n互补（NPN、PNP）n对称（参数一致）n管子组态为CC（射随器）。2024/4/14 周日低频电子线路57OTL电路特点n 单电源（+Vcc）。n 输出端接有大电容C耦合（相当负电源作用）。n 静态输出端（C内侧为VCC/2 ）。2024/4/14 周日低频电子线路582、工作原理n输入端加正弦信号。n输入为正时，VT1 导通、VT2 截止，+Vcc供电，通过C（充电），与 RL形成回 路（上正下负）。n输入为负时，VT2 导通 VT1 截止，C放电（Vc）经RL形成回路（上负下正）。n两管轮流导通（推挽），在负载上合成正弦波。2024/4/14 周日低频电子线路59波形图2024/4/14 周日低频电子线路60波形图2024/4/14 周日低频电子线路613、基本计算n最大不失真输出功率n效率2024/4/14 周日低频电子线路62功率面积（图）2024/4/14 周日低频电子线路63基本计算n其它参数可以仿照OCL推导出计算公式。2024/4/14 周日低频电子线路64 三利用复合管做互补输出级n全互补管：n两个互补管类型、极性一致。n准互补管：n两个互补管类型、极性不一致。n两种类型的 一致，而rbe不一致。2024/4/14 周日低频电子线路65全互补管与准互补管图2024/4/14 周日低频电子线路66电路分析n分析P102图2.9.10电路原理。2024/4/14 周日低频电子线路67其它电路2024/4/14 周日低频电子线路68其它电路2024/4/14 周日低频电子线路69高保真OCL功放（图）2024/4/14 周日低频电子线路70四集成功放n功放电路已可以制成集成电路。n集成功放获得广泛应用。n当很大功率的集成电路仍有困难。仍需使用分立器件。2024/4/14 周日低频电子线路711单片音频功放5G37 n见图2.9.11(p103)n 分析原理结构。2024/4/14 周日低频电子线路72 2可接功率晶体管的集成功放n见图2.9.12 (p104)n分析原理结构2024/4/14 周日低频电子线路73作业 和补充作业 n2.3.1n另：设功放电路如图所示，管子在输入信号vi作用下轮流导通。电源电压VCC1=VCC2=20V，负载RL=8，试计算（1）当输入信号vi=10V（有效值）时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给功率和效率；（2）当输入信号vim=VCC=20V时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给功率和效率。n提示：假定射随器的增益约为1，即管子导通时忽略发射结压降。2024/4/14 周日低频电子线路74补充电路图 2024/4/14 周日低频电子线路75下节课预习n复习与习题课2024/4/14 周日低频电子线路76本小节结束（176）n谢谢！2024/4/14 周日低频电子线路772024/4/14 周日低频电子线路78