【电子教案--模拟电子技术】第八章功率放大电路

模拟电子技术功率放大电路第八章8.1互补对称功率放大电路8.2集成功率放大器及其应用模拟电子技术8.1互补对称功率放大电路引言8.1.2甲乙类互补对称功率放大电路8.1.1乙类双电源互补对称功率放大电路模拟电子技术引言一、功率放大的特殊要求Pomax大，三极管尽限工作=Pomax/PDC要高失真要小模拟电子技术二、共发射极放大电路的效率问题cecmaxoUIP+VCCRLC1+RBuce=uocemcm21UICCCCCCDCVIViP%25/DCmaxomaxPPSuCEiCOtiCOQIcmUcem设“Q”设置在交流负载线中点VCCICS4模拟电子技术三、放大电路的工作状态甲类(2)tiCOIcm2ICQtiCOIcm2ICQ乙类()tiCOIcmICQ2甲乙类(2)模拟电子技术QuCEiCOtiCOQQ乙类工作状态失真大，静态电流为零，管耗小，效率高。甲乙类工作状态失真大，静态电流小，管耗小，效率较高。甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。模拟电子技术8.1.1乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL)(OCL—OutputCapacitorless)一、电路组成及工作原理RLV1V2+VCC+ui+uoVEEui0V1导通V2截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui0V2导通V1截止iC1io=iE2=iC2,uO=iC2RLui=0V1、V2截止模拟电子技术问题：当输入电压小于死区电压时，三极管截止，引起交越失真。交越失真输入信号幅度越小失真越明显。模拟电子技术)oDCC2C1(21PPPP)22(21Lom2LCComRURVU)4(omCCLomUVRU令02ddLomLCComC1RURVUPCCom2VU则：时管耗最大，即：L2CC2C1mRVPom2C1m2PPLCC2om21RVPom2.0P每只管子最大管耗为0.2Pom5.选管原则PCM0.2PomU(BR)CEO2VCCICMVCC/RLRLV1V2+VCC+ui+uoVEE4.管耗模拟电子技术例8.1.1已知：VCC=VEE=24V，RL=8，忽略UCE(sat)求Pom以及此时的PDC、PC1，并选管。)W(36822422LCC2omRVP[解]PDC=2V2CC/RL=2242//(8)=45.9(W)RLV1V2+VCC+ui+uoVEE模拟电子技术)(21oDCC1PPP=0.5(45.936)=4.9(W))W(2.7362.0m1CPU(BR)CEO48VICM24/8=3(A)可选：U(BR)CEO=60100VICM=5APCM=1015W模拟电子技术8.1.2甲乙类互补对称功率放大电路一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路给V1、V2提供静态电压tiC0ICQ1ICQ2克服交越失真思路：电路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui+uoVEEV5模拟电子技术8.1.2甲乙类互补对称功率放大电路当ui=0时，V1、V2微导通。当ui0(至)，V1微导通充分导通微导通；V2微导通截止微导通。当ui0(至)，V2微导通充分导通微导通；V1微导通截止微导通。模拟电子技术克服交越失真的电路V1V2V3V4V1V2RtB1B221BBURTt)(212BE3CE3RRRUUV1V2V3R2R1模拟电子技术实际电路V4RL+VCC+uoV1V2V3VEER*1R2R3R4RL+VCC+uoV1V2V3V4V5VEE+uiR模拟电子技术二、功率和效率RLV1V2+VCC+ui+uoVEE1.输出功率cmom21cm21om21cooIUIUIUPL2om21Lom221/RIRU最大不失真输出电压、电流幅度：CE(sat)CCommUVULCCLommcmm//RVRUI最大输出功率omPL2CC)(21RVL2CE(sat)CC2)(RUV最大输出功率L2L2CE(sat)CC212)(omRVRUVPCC2.电源功率cm0cmC1C1)(dsin21IttIiIPDC=IC1VCC+IC2VEE=2IC1VCC=2VCCUom/RL最大输出功率时：PDC=2V2CC/RLPDC=2V2CC/RL3.效率DCoPPη,/Lom221oRUPPDC=2VCCIcm/LcmCCom24RIVU4CComVU%5.784max实际约为60%最大输出功率时：模拟电子技术二、复合管互补对称放大电路1.复合管(达林顿管)目的：实现管子参数的配对ib1(1+1)ib1(1+1)(1+2)ib1=(1+1+2+12)ib112rbe=rbe1+(1+1)rbe22(1+1)ib11ib1ibicie(1+2+12)ib1V1V2模拟电子技术V1V2NPN+NPNNPNV1V2PNP+PNPPNPV1V2NPN+PNPNPNV1V2PNP+NPNPNP模拟电子技术构成复合管的规则：1)B1为B，C1或E1接B2，C2、E2为C或E；2)应保证发射结正偏，集电结反偏；3)复合管类型与第一只管子相同。模拟电子技术V1V2练习：接有泻放电阻的复合管：V1V2ICEO12ICEO1R泻放电阻减小模拟电子技术V1、V3—NPNV2、V4—PNPR3、R5—穿透电流泄放电阻准互补对称电路2.复合管互补对称电路举例RLRPV4+VCCV5V1V2R2RB1RB2+uo+ui+++V6V7V8EUB3R1R5R3IC8RE1RE2R4V3UB8模拟电子技术RE1、RE2—稳定“Q”、过流保护取值0.10.5V5V7、RP—克服交越失真R4—使V3、V4输入电阻平衡V8—构成前置电压放大RB1—引入负反馈，提高稳定性。UEUB8IB8IC8UB3UE模拟电子技术差分对管，构成前置放大级镜像恒流源，差分放大电路的有源负载NPNPNP因PNP管小，采用三只管子复合而成克服交越失真模拟电子技术三、甲乙类单电源互补对称放大电路—OTL电路(OutputTransformerless)RLRBV4–VEE+VCCV5V1V2CERERB1RB2+uo+ui+++CE电容C的作用：1)充当VCC/2电源2)耦合交流信号模拟电子技术2CCE/VU当ui=0时:2CCC/VU当ui0时：V2导通，C放电，V2的等效电源电压0.5VCC。当ui0时：V1导通，C充电，V1的等效电源电压+0.5VCC。应用OCL电路有关公式时，要用VCC/2取代VCC。模拟电子技术OCL电路和OTL电路的比较OCLOTL电源双电源单电源信号交、直流交流频率响应好fL取决于输出耦合电容C电路结构较简单较复杂PomaxLCC2Lom22121RVRULCC2L2om8121RVRU第八章功率放大电路模拟电子技术8.2集成功率放大器及其应用引言8.2.2DG810集成功放及其应用8.2.3TD2040集成功放及其应用8.2.1LM386集成功放及其应用模拟电子技术组成：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、过热保护引言模拟电子技术8.2.1LM386集成功放及其应用1.典型应用参数：直流电源：412V额定功率：660mW带宽：300kHz输入阻抗：50k12348765引脚图模拟电子技术2.内部电路1.8开路时，Au=20(负反馈最强)1.8交流短路Au=200(负反馈最弱)电压串联负反馈模拟电子技术V1、V6：V3、V5：V2、V4：射级跟随器，高Ri双端输入单端输出差分电路恒流源负载V7~V12：功率放大电路V7为驱动级(I0为恒流源负载)V11、V12用于消除交越失真V8、V10构成PNP准互补对称模拟电子技术3.典型应用电路模拟电子技术LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610F36k10F100F220F0.1F810.047F+VCC6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模拟电子技术8.2.2DG810集成功放及其应用—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频率补偿，防自激等自举电容频率补偿防自激等VCC=15V时输出功率6W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65F100k.01F100F1000pF0.1F4564700pF10100F100F100R3R21000F100FC101电源滤波模拟电子技术8.2.3TD2040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~20V开环增益：80dB功率带宽：100kHz输入阻抗：50k输出功率：22W(RL=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15W交流电压串联负反馈R1C2220k68022FR3R2ui12435C1C7C3C4C5C61F22k220F220F0.1F45+VCC(16V)20400.01F0.1FVEE(16V)R4大电容滤除低频成分小电容滤除高频成分35.33680/220001uAdB30lg20uA模拟电子技术单电源(OTL)应用：交流电压串联负反馈使U1=0.5VCCC268022FR4ui435C1C6C3C4C5C71F22k2.2F220F0.1F45+VCC(16V)0.01FR6R522k22k22kR2R321R1204035430dB模拟电子技术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ICQ较大Q较高甲乙类有失真效率高ICQ小Q较低乙类失真大效率最高ICQ=0Q最低tiCOICQiCOICQttiCOICQ2.OCL和OTL功放电路的特性模拟电子技术OCLOTL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LCC2om21RVPLCC2om81RVP直流电源消耗功率cmCCE2IVPcmCCE1IVP效率%5.78理想%5.78理想最大管耗omC1m2.0PPomC1m2.0PP