中南大学模电课件第4章.ppt

1、模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院第第4 4章章 功率放大电路功率放大电路4.2互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路4.3改进型改进型OCL电路电路4.1概述概述*4.4集成功放及其应用集成功放及其应用小小 结结模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院4.1 4.1 概述概述4.1.1 功率放大的特点及主要性能指标功率放大的特点及主要性能指标 Pomax 大大，三极管工作三极管工作在极在极限限状态状态 =Pom/PV 要高要高非线性失真要小非线性失真要小特点：特点：晶体管的散热与保护问题晶体管

2、的散热与保护问题分析方法分析方法-图解法图解法模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院4.1.2 功率放大电路的分类功率放大电路的分类 甲类：甲类：乙类：乙类：甲乙类：甲乙类：分类：分类：模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院放大电路的工作状态放大电路的工作状态甲类甲类(=2 )tiCO IcM 2 ICQ tiCO IcM 2 ICQ乙类乙类(=)tiCO IcM ICQ2 甲乙类甲乙类(0 T1 导通导通 T2 截止截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui 0 T2 导通导通 T1 截

3、止截止iC1io=iE2=iC2,uO=iC2RLui=0 T1、T2 截止截止模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院RLT1T2+VCC+ui+uo VCCiC1iC1iBUon-UonuBEuituotUon-Uon-Uon ui 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC/RLRLV1V2+VCC+ui+uo VEE管耗管耗模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院例例 1：已知：已知：VCC=VEE=24 V，RL=8 ，忽略忽略 UCE(sat)求求 Pom 以及此时的以及此时的

4、PV、PT1，并选管。并选管。解解 PV=2V2CC/RL=2 242/(8)=45.9(W)RLV1V2+VCC+ui+uo VEE模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院=0.5(45.9 36)=4.9(W)U(BR)CEO 48 VICM 24/8=3(A)可选：可选：U(BR)CEO=60 100 VICM=5 APCM=10 15 W模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院例例 2：已知：已知：VCC=12 V，RL=8 ，UCES=2V=2V，1 1）求求 Pom、以及此时的以及此时的 P

5、V、PT1，并选管。并选管。2）计算）计算=0.6时的时的Po 解解 PV=2VCC（VCC-UCES）/RL=2 12 10/(8)=9.55(W)RLV1V2+VCC+ui+uo VCC模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院U(BR)CEO 24 VICM 12/8=1.5(A)可选：可选：U(BR)CEO=30 VICM=3 APCM=5 W模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院4.3 改进型改进型OCL电路电路4.3.1 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给给 T1、T2

6、提提供静态电压供静态电压 tiC0 ICQ1ICQ21.克服交越失真思路克服交越失真思路电路：电路：RLRD1D2T1T2+VCC+ui+uo VCCT3模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院当当 ui=0 时，时，T1、T2 微导通。微导通。当当 ui 0(至至 )，T2 微导通微导通 充分导通充分导通 微导通；微导通；T1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院2.克服交越失真的电路克服交越失真的电路T1T2T3T4T1T2T3R2R1利用二极管消除交越失

7、真利用二极管消除交越失真UBE的倍增电路的倍增电路模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院利用二极管提供偏置电压利用二极管提供偏置电压b1b2Ub1b2=UD1+UD2要求要求 Ub1b2约大于约大于Uon1+Uon2；ui=0时时uo=0 由于由于D1、D2的动态电阻很小，的动态电阻很小，可认为交流分量可认为交流分量ub1=ub2=ui ui0时，时，T1导通，导通，T2微导通或截止；微导通或截止；ui 0 时时：T2 导通，导通，C 放电放电，T2 的等效电源电压的等效电源电压 0.5VCC。当当 ui 0 时时：T1导通，导通，C 充充电，电

8、，T1 的等效电源电压的等效电源电压+0.5VCC。应用应用 OCL 电路有关公式时，要用电路有关公式时，要用 VCC/2 取代取代 VCC。模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院OCL 电路和电路和 OTL 电路的比较电路的比较*OCLOTL 电源电源双双电源电源单单电源电源信号信号交、直流交、直流交流交流频率响应频率响应好好fL 取决于输出耦合电容取决于输出耦合电容 C电路结构电路结构较较简单简单较较复杂复杂Pomax第第 八八 章功率放大电路章功率放大电路模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院

9、*4.4集成功放及其应用集成功放及其应用 引言引言 4.4.2 DG810 集成功放及其应用集成功放及其应用 4.4.3 TD2040 集成功放及其应用集成功放及其应用 4.4.1 LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院组成：组成：前置级、中间级、输出级、偏置电路前置级、中间级、输出级、偏置电路特点：特点：输出功率大、效率高输出功率大、效率高有过流、过压、过热保护有过流、过压、过热保护引言引言模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院4.4.1 LM386 集

10、成功放及其应用集成功放及其应用1.典型应用参数：典型应用参数：直流电源：直流电源：4 12 V额定功率：额定功率：660 mW带带 宽：宽：300 kHz输入阻抗：输入阻抗：50 k 12348765引脚图引脚图模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院2.内部电路内部电路1.8 开路时，开路时，Au=20(负反馈最强负反馈最强)1.8 交流短路交流短路 Au=200(负反馈最弱负反馈最弱)电压串联电压串联负反馈负反馈模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院V1、V6：V3、V5：V2、V4：射级跟随器，

11、高射级跟随器，高 Ri双端输入单端输出差分电路双端输入单端输出差分电路恒流源负载恒流源负载V7 V12：功率放大电路功率放大电路V7 为驱动级为驱动级(I0 为恒流源负载为恒流源负载)V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真V8、V10 构成构成 PNP 准互补对称准互补对称模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院3.典型应用电路典型应用电路模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 1

12、0 .047 F+VCC6输出电容输出电容(OTL)频频率率补补偿偿，抵抵消消电电 感感高高频频的的不不良良影影响响防止自激等防止自激等调节电压调节电压放大倍数放大倍数模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院4.4.2 DG810 集成功放及其应用集成功放及其应用 标准音频功率放大标准音频功率放大功率大、噪声小、频带宽、功率大、噪声小、频带宽、工作电源范围宽、有保护电路工作电源范围宽、有保护电路输出电容输出电容输入输入偏置偏置交流负反馈交流负反馈频率补偿，防自激等频率补偿，防自激等自举电容自举电容频率补偿频率补偿防自激等防自激等VCC=15 V 时

13、时输出功率输出功率 6 W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65 F100 k.01 F100 F1000 pF0.1 F4 56 4 700 pF10100 F100 F100 R3R21000 F100 FC101 电源滤波电源滤波模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院4.4.3 TD2040 集成功放及其应用集成功放及其应用 特点：特点：输出短路保护、自动限制功耗、有过热关机保护输出短路保护、自动限制功耗、有过热关机保护参数：参数：直流电源：直流电源：2.5 20 V开环增益：开环增益：80 dB功

14、率带宽：功率带宽：100 kHz输入阻抗：输入阻抗：50 k 输出功率：输出功率：22 W(RL=4 )双电源双电源(OTL)应用应用电源滤波电源滤波频率补偿频率补偿防自激等防自激等输出功率可输出功率可大于大于 15 W交流电交流电压串联压串联负反馈负反馈R1C2220 k 680 22 FR3R2ui12435C1C7C3C4C5C61 F22 k 220 F220 F0.1 F4 5+VCC(16 V)20400.01 F0.1 F VEE(16 V)R4大电容滤除低频成分大电容滤除低频成分小电容滤除高频成分小电容滤除高频成分模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南

15、大学信息科学与工程学院1.功率管的工作类型功率管的工作类型类别类别特点特点Q 点点波波 形形甲甲类类无无失真失真Q 较高较高ICQ 较大较大Q 较高较高甲乙类甲乙类有有失真失真效率高效率高ICQ 小小Q 较低较低乙类乙类失真大失真大效率最高效率最高ICQ=0 Q 最低最低 tiCO ICQiCO ICQ t tiCO ICQ2.OCL 和和 OTL 功放电路的特性功放电路的特性小小 结结模模 拟拟 电电 子子 技技 术术中南大学信息科学与工程学院中南大学信息科学与工程学院OCLOTL优优点点缺缺点点 主主要要公公式式结构简单，效率高，结构简单，效率高，频率响应好，易集成频率响应好，易集成结构简单，效率高，频率结构简单，效率高，频率响应好，易集成，单电源响应好，易集成，单电源双电源，双电源，电源利用率不高电源利用率不高输出需大电容，输出需大电容，电源利用率不高电源利用率不高最大输出功率最大输出功率直流电源消耗功率直流电源消耗功率效率效率最大管耗最大管耗