乙类互补对称功率放大电路83单电源互补对称功率放大电课件.pptx

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1.功率放大器的特点和分类2.乙类互补对称功率放大电路3.单电源互补对称功率放大电路4.复合互补对称功率放大电路5.集成功率放大器介绍8.1功率放大器的特点和分类1电路特点功率放大器作为放大电路的输出级,具有以下几个特点:

（1）由于功率放大器的主要任务是向负载提供一定的功率,因而输出电压和电流的幅度足够大;

（2）由于输出信号幅度较大,使三极管工作在饱和区与截止区的边沿,因此输出信号存在一定程度的失真;（3）功率放大器在输出功率的同时,三极管消耗的能量亦较大,因此,不可忽视管耗问题。

2.电路要求首先要求它输出功率大、非线性失真小、效率高。

其次,要求它的极限参数ICM、PCM、U（BR）CEO等应满足电路正常工作并留有一定余量,同时还要考虑三极管有良好的散热功能,以降低结温,确保三极管安全工作。

3功率放大器的分类根据放大器中三极管静态工作点设置的不同,可分成甲类、乙类和甲乙类三种。

甲类放大器的工作点设置在放大区的中间,这种电路的优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态,输出信号失真较小（前面讨论的电压放大器都工作在这种状态）,缺点是三极管有较大的静态电流ICQ,这时管耗PC大,电路能量转换效率低。

乙类放大器的工作点设置在截止区,这时,由于三极管的静态电流ICQ=0,所以能量转换效率高,它的缺点是只能对半个周期的输入信号进行放大,非线性失真大甲乙类放大电路的工作点设在放大区但接近截止区,即三极管处于微导通状态,这样可以有效克服乙类放大电路的失真问题,且能量转换效率也较高,目前使用较广泛。

8.2乙类互补对称功率大电路1.电路组成及工作原理图8.2是双电源乙类互补功率放大电路。

这类电路又称无输出电容的功率放大电路,简称OCL电路。

V1为NPN型管,V2为PNP型管,两管参数对称。

电路工作原理如下所述。

图.2双电源乙类互补对称功率放大器1）静态分析当输入信号ui=0时,两三极管都工作在截止区,此时IBQ、ICQ、IEQ均为零,负载上无电流通过,输出电压uo=0。

2）动态分析1当输入信号为正半周时,ui0,三极管V1导通,V2截止,V1管的射极电流ie1经CC自上而下流过负载,在RL上形成正半周输出电压,uo0。

2当输入信号为负半周时,ui0,三极管V2导通,V1截止,V2管的射极电流ie2经CC自下而上流过负载,在RL上形成负半周输出电压,uo0。

2.功率和效率的估算1）输出功率Po若忽略UCES,则2）直流电流提供的功率PDC3）效率4）管耗PC可求得当Uom=0.63UCC时,三极管消耗的功率最大,其值为每个管子的最大功耗为3.交越失真及其消除1）电路演示演示电路如图8.3（a）所示,在放大器的输入端加入一个1000Hz正弦信号,用示波器观察输出端的信号波形,发现输出波形在正、负半周的交界处发生了失真,观察到的输出波形如图8.3（b）所示。

图8.3交越失真波形（a）演示电路;（b）输出波形产生这种失真的原因是:

在乙类互补对称功率放大电路中,没有施加偏置电压,由于三极管存在死区电压,当输入信号小于死区电压时,三极管V1、V2仍不导通,输出电压uo为零,这样在输入信号正、负半周的交界处,无输出信号,使输出波形失真,即交越失真。

为了消除交越失真,可给三极管加适当的基极偏置电压,使之工作在甲乙类工作状态。

8.3单电源互补对称功率放大电路双电源互补对称功率放大电路由于静态时输出端电位为零,负载可以直接连接,不需要耦合电容,因而它具有低频响应好、输出功率大、便于集成等优点,但需要双电源供电,使用起来有时会感到不便,如果采用单电源供电,只需在两管发射极与负载之间接入一个大容量电容C2即可。

这种电路通常又称无输出变压器的电路,简称OTL电路。

功率放大器单电源互补对称功率放大电路如图8.5所示：

图中R1、R2为偏置电阻。

适当选择R1、R2阻值，可使两管静态时发射极电位为UCC/2，电容C两端电压也稳定在UCC/2。

在输入信号正半周，V1导通，V2截止，V1以射极输出器形式将正向信号传送给负载，同时对电容器C充电；在输入信号负半周时，V1截止，V2导通，电容C放电，充当V2管直流工作电源，使V2也以射极输出器形式将负向信号传送给负载。

这样，负载RL上得到一个完整的信号波形。

图8.5单电源互补对称功率放大电路8.4复合互补对称功率放大电路8.4.1复合管复合管是由两个或两个以上三极管按一定的方式连接而成的。

复合管又称为达林顿管。

图8.6是四种常见的复合管,其中图（a）、（b）是由两只同类型三极管构成的复合管,图（c）、（d）是由不同类型三极管构成的复合管。

组成复合管时要注意两点:

串接点的电流必须连续;并接点电流的方向必须保持一致。

图8.6复合管（a）NPN型;（b）PNP型;（c）NPN型;（d）PNP型复合管的电流放大系数,近似为组成该复合管各三极管的乘积,其值很大。

由图8.6（a）可得复合管虽有电流放大倍数高的优点,但它的穿透电流较大,高频特性变差。

为了减小穿透电流的影响,常在两只晶体管之间并接一个泄放电阻R,如图8.7所示,R的接入可将V1管的穿透电流分流,R越小,分流作用越大,总的穿透电流越小。

当然,R的接入同样会使复合管的电流放大倍数下降。

图8.7接有泄放电阻的复合管2.电路举例1.OTL互补对称功率放大电路图8.8为一典型OTL功率放大电路。

该电路工作原理简述如下:

图8.8集成运放驱动的OTL功率放大器该电路工作原理简述如下:

静态时,由R4、R5、V1、V2、V3提供的偏置电压使V4V7微导通,且ie6=ie7,中点电位为UCC/2,uo=0V。

当输入信号ui为负半周时,经集成运放对输入信号进行放大,使互补对称管基极电位升高,推动V4、V6管导通,V5、V7管趋于截止,ie6自上而下流经负载,输出电压uo为正半周。

当输入信号ui为正半周时,由运放对输入信号进行放大,使互补对称管基极电位降低,V4、V6管趋于截止,V5、V7管依靠C2上的存储电压（UCC/2）进一步导通,ie7自下而上流经负载,输出电压uo为负半周。

这样,就在负载上得到了一个完整的正弦电压波形。

8.5集成功率放大器介绍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。

它的品种很多,本节主要以TDA2030A音频功率放大器为例加以介绍,希望读者在使用时能举一反三,灵活应用其它功率放大器件。

1TDA2030A音频集成功率放大器简介TDA2030A是目前使用较为广泛的一种集成功率放大器,与其它功放相比,它的引脚和外部元件都较少。

TDA2030A的内部电路如图8-10所示。

图8.10TDA2030A集成功放的内部电路图8.11TDA2030引脚排列及功能外引脚的排列如图8.11所示。

2TDA2030A集成功放的典型应用1）双电源（OCL）应用电路8.12电路是双电源时TDA2030A的典型应用电路。

输入信号ui由同相端输入,R1、R2、C2构成交流电压串联负反馈,因此,闭环电压放大倍数为为了保持两输入端直流电阻平衡,使输入级偏置电流相等,选择R3=R1。

V1、V2起保护作用,用来泄放RL产生的感生电压,将输出端的最大电压钳位在（UCC+0.7V）和（-UCC-0.7V）上。

C3、C4为去耦电容,用于减少电源内阻对交流信号的影响。

C1、C2为耦合电容。

图8.12由TDA2030A构成的OCL电路2）单电源（OTL）应用电路小型录音机的音响系统,可采用单电源连接方式,如图8.13所示。

图8.13由TDA2030A构成的单电源功放电路