《功率輸出級(jí)電路》PPT課件.ppt
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4.4功率輸出級(jí)電路,,,什么是功率放大電路:能夠向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率的放大電路稱(chēng)為功率放大電路,簡(jiǎn)稱(chēng)功放。,功率放大電路與其他放大電路的區(qū)別:從能量控制和轉(zhuǎn)換的角度看,功率放大電路與其他放大電路在本質(zhì)上沒(méi)有根本的區(qū)別,只是功放既不是單純追求輸出高電壓,也不是單純追求輸出大電流,而是追求在電源電壓確定的情況下,輸出盡可能大的功率。,二、OCL、OTL互補(bǔ)推挽功率放大器,三、MOS輸出級(jí)電路,一、功率放大器的特點(diǎn)、指標(biāo)和分類(lèi),四、達(dá)林頓組態(tài)(復(fù)合管),一、功率放大器的特點(diǎn)、指標(biāo)和分類(lèi),1.功放的任務(wù)及主要研究對(duì)象,功放與電壓放大器的任務(wù)不同:,電壓放大器:,電壓放大器為小信號(hào)放大器,以獲得電壓增益為主,主要研究對(duì)象是電壓增益、輸入輸出電阻等。,功率放大器:,為大信號(hào)放大器,以獲得功率增益為主,主要研究的對(duì)象是輸出功率、效率和失真等問(wèn)題。,2.功放的主要特點(diǎn),①根據(jù)負(fù)載要求,提供所需的輸出功率。,③一般直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載,帶載能力要強(qiáng)。,②管子工作在接近極限狀態(tài)。,④工作于大信號(hào)狀態(tài),屬于非線性電路,常用圖解法分析。,要解決的主要問(wèn)題:,①提高效率;,②減小失真;,③管子的保護(hù).,3.功放的主要技術(shù)指標(biāo):,①最大輸出功率POmax:,②轉(zhuǎn)換效率η:,功率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱(chēng)為輸出功率。,在輸入為正弦波且輸出基本不失真的條件下,輸出功率是交流功率,表達(dá)式為PO=IOUO。最大輸出功率是在電路參數(shù)確定的情況下,負(fù)載上可能獲得的最大交流功率。,功放的輸出功率即負(fù)載吸收的功率都是由直流電源提供的,希望電源提供的功率盡可能地轉(zhuǎn)換為交流輸出功率,而其他各種耗散功率應(yīng)盡可能的少。因此定義功放的轉(zhuǎn)換效率為:,4.功放工作狀態(tài)的分類(lèi):(P117),根據(jù)正弦輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)功放管的導(dǎo)通情況,可分為:,乙類(lèi)(B類(lèi)):,甲類(lèi)(A類(lèi)):,甲乙類(lèi)(AB類(lèi)):,丙類(lèi)(C類(lèi)):,,,,,整個(gè)周期都導(dǎo)通,導(dǎo)通角?=360;,大于半個(gè)周期導(dǎo)通,導(dǎo)通角180<360;,小于半個(gè)周期導(dǎo)通,導(dǎo)通角?<180。,只有半個(gè)周期導(dǎo)通,導(dǎo)通角?=180;,甲類(lèi),甲乙類(lèi),丙類(lèi),乙類(lèi),甲類(lèi),乙類(lèi),甲乙類(lèi),丙類(lèi),,5.甲類(lèi)放大器的轉(zhuǎn)換效率:,甲類(lèi)放大器的效率極低,最大只有25%。,6.功放提高效率的主要途徑:,靜態(tài)電流大是造成效率低的主要原因。,提高效率的有效方法是:,但是電路工作在乙類(lèi)或甲乙類(lèi)狀態(tài)時(shí),輸出信號(hào)有嚴(yán)重的失真。,主要矛盾:效率和失真,解決方法:,減小靜態(tài)電流,使電路工作在乙類(lèi)或甲乙類(lèi)狀態(tài)。,采用互補(bǔ)推挽功放電路。,,互補(bǔ)推挽功率放大電路電路:(互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路),互補(bǔ)推挽功率放大電路是當(dāng)前最常用的功放電路形式。,互補(bǔ)推挽功率放大電路的主要形式:,常用于分立器件功放和集成電路的功放級(jí)。,OCL電路,OTL電路,,二、OCL互補(bǔ)推挽乙類(lèi)功率放大器,1.電路組成,單管組成射級(jí)輸出器。,靜態(tài)時(shí),V1、V2截止,,IE1=IE2?0,IRL=0,,UE=0,,輸出電壓uO=0。,0V,2.工作原理:,UCE1=EC,UCE2=-EE;,兩個(gè)三極管在信號(hào)的正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通,使負(fù)載得到一個(gè)完整的波形。,,,,,,,忽略BJT輸入特性的死區(qū)電壓,,,3.電壓傳輸特性和失真,死區(qū),跟隨區(qū),跟隨區(qū),飽和區(qū),飽和區(qū),-EC,EC,(1)死區(qū)與交越失真:,因BJT存在死區(qū),在|ui|EC時(shí),兩管輪流進(jìn)入飽和區(qū),輸出電壓會(huì)產(chǎn)生飽和失真。,4.克服交越失真的方法,在兩管的基極間增加偏置電路,為兩管在靜態(tài)時(shí)提供一個(gè)初始的偏置電壓,使其工作在甲乙類(lèi)工作狀態(tài),從而減小交越失真。,,二極管偏置電路,,UBE擴(kuò)大偏置電路,5.OCL乙類(lèi)互補(bǔ)推挽功率放大器的分析估算,靜態(tài)分析:,0,5.OCL乙類(lèi)互補(bǔ)推挽功率放大器的分析估算,動(dòng)態(tài)分析:,求解最大輸出功率和轉(zhuǎn)換效率,電源的平均功率PE:,電路的轉(zhuǎn)換效率:,在已知RL的情況下,先求最大輸出電壓的幅值UOm(max),求解輸出功率和效率的方法:,最大輸出功率:,,5.OCL乙類(lèi)互補(bǔ)推挽功率放大器的分析估算,最大輸出電壓的幅值UOm(max)和最大輸出功率POm(max),最大不失真輸出功率:,EC>>UCES,5.OCL乙類(lèi)互補(bǔ)推挽功率放大器的分析估算,,電源的平均功率PE:,電路的轉(zhuǎn)換效率η:,最大轉(zhuǎn)換效率ηmax:,理想情況下,6.晶體管的極限參數(shù):,ICM、BUCEO、PCM,(1)集電極最大允許電流ICM:,實(shí)際中應(yīng)留有一定裕量,(2)反向擊穿電壓BUCEO:,當(dāng)一只管子飽和導(dǎo)通時(shí),另一只截止的管子承受最大反向電壓:,實(shí)際中應(yīng)留有一定裕量,(3)集電極最大允許功耗PCM:,PCM取決于單管的最大平均管耗PT1max:,什么時(shí)候管子的平均管耗最大呢?,管子功耗與輸出電壓幅值的關(guān)系為:,PT1對(duì)UOm求導(dǎo),并令其為0,可得,將UOm代入PT1的表達(dá)式,可得,,乙類(lèi),以上計(jì)算公式同樣適用于甲乙類(lèi)互補(bǔ)推挽功率放大器。,歸納:OCL互補(bǔ)推挽功率放大器的指標(biāo)估算式:,靜態(tài)時(shí),K點(diǎn)電位被調(diào)至EC/2,,電容被充電到EC/2。,若電容足夠大,則在有信號(hào)輸入時(shí),可認(rèn)為其上的電壓保持不變,即相當(dāng)于一個(gè)電壓為EC/2的恒壓源。,K,ui負(fù)半周,V2導(dǎo)通,而V3截止,V2集電極回路的直流電源電壓為EC/2。,ui正半周,V3導(dǎo)通,而V2截止,V3導(dǎo)電時(shí)依靠電容上的電壓供電,V3集電極回路的直流電源電壓為-EC/2。,,甲乙類(lèi),,,,OTL電路的功率、管耗、效率都可用OCL電路的公式來(lái)計(jì)算,但要注意電源電壓應(yīng)以“EC/2”代入。,電路的性能指標(biāo):,三、OTL互補(bǔ)推挽功放,OTL、OCL互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放的比較,四、達(dá)林頓組態(tài)(復(fù)合管),達(dá)林頓管又稱(chēng)復(fù)合管。它將二只三極管適當(dāng)?shù)倪B接在一起,組成一只等效的新的三極管。這個(gè)等效三極管的放大倍數(shù)是二者之積。達(dá)林頓組態(tài)常用于功率放大器和穩(wěn)壓電源中。,1.達(dá)林頓組態(tài)的四種連接方式:,同型NPN達(dá)林頓組態(tài),異型NPN達(dá)林頓組態(tài),,,同型PNP達(dá)林頓組態(tài),異型PNP達(dá)林頓組態(tài),,達(dá)林頓電路有四種接法:NPN+NPN,PNP+PNP,NPN+PNP,PNP+NPN,2、組成復(fù)合管的要求:,①在三極管的連接關(guān)系上,應(yīng)保證前級(jí)三極管的輸出電流與后級(jí)三極管的輸入電流實(shí)際方向一致。,②要求外部電極連接的節(jié)點(diǎn)處,外電流必須為兩個(gè)電極電流之和,即后級(jí)管子的發(fā)射極必須單獨(dú)接出。,③復(fù)合管的管型與前一級(jí)三極管相同。,,,,,,,,,例題:分析以下的接法是否正確?,b,e,c,錯(cuò)誤,錯(cuò)誤,正確(NPN),正確(NPN),b,c,e,實(shí)際的功率放大器(1),OTL互補(bǔ)推挽音頻功率放大器,,,,OCL高保真準(zhǔn)互補(bǔ)推挽功率放大器,,,,,,實(shí)際的功率放大器(2),,生產(chǎn)廠家:美國(guó)半導(dǎo)體器件公司,電路形式:OTL,輸出功率:8?負(fù)載上可得到5W功率,集成功率放大器LM384:,特點(diǎn):工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線,即可向負(fù)載提供一定的功率。,引腳說(shuō)明:,14--電源端(Vcc),3、4、5、7--接地端(GND)10、11、12--接地端(GND),2、6--輸入端(一般2腳接地),8--輸出端(經(jīng)500?電容接負(fù)載),1--接旁路電容(5?),9、13--空腳(NC),,生產(chǎn)廠家:美國(guó)半導(dǎo)體器件公司,電路形式:OTL,輸出功率:8?負(fù)載上可得到5W功率,集成功率放大器LM384,調(diào)節(jié)音量,電源濾波電容,外接旁路電容提高增益,校正網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行相位補(bǔ)償,輸入信號(hào),輸出耦合大電容,特點(diǎn):工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當(dāng)連線,即可向負(fù)載提供一定的功率。,第三章小結(jié),一、電流源電路,二、差動(dòng)放大電路(重點(diǎn)),差放的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);,不同的輸入輸出方式下差模輸出電壓的估算。,Aud、AuC、KCMR、Rid、ROd的定義和估算;,差摸信號(hào)、共模信號(hào)、任模信號(hào)的概念;,工作原理;,三、功率輸出級(jí)電路(重點(diǎn)),功放的一般特點(diǎn);,交越失真的概念;,掌握OTL、OCL功放POmax、?max、PT1max等的估算。,四、復(fù)合管,組成復(fù)合管的要求;,復(fù)合管的參數(shù)及管型的確定。,,,雙曲正切函數(shù):,例:求T1、T2的集電極靜態(tài)電流,,求電路的靜態(tài)工作點(diǎn)由恒流源入手。,,五、有源負(fù)載差動(dòng)放大器,,(當(dāng)|uid|- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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