模拟电子技术第6章　低频功率放大器.ppt

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1、第6章　低频功率放大器6.1低频功率放大器的特点和分类6.2集成功放核心电路及其工作原理6.3常用集成功放及其应用6.4功率器件的散热6.5功率放大电路的计算机仿真实验本章小结习题在实际电路中，往往要求放大电路末级（即输出级）输出一定的功率以驱动负载。能够向负载提供足够功率的放大电路称为功率放大器，简称功放。功率放大器的应用十分广泛，如驱动扬声器、计算机显示器和电机等。　　功率放大器以获得输出功率为直接目的。它的一个基本问题就是在电源一定的条件下能输出多大的信号功率。功率放大器既要有较大的输出功率，也要求电源供给更大的注入功率。因此

2、，功放的另一基本问题是工作效率问题，即有多少注入功率能转换成信号功率。另外，功放在大信号下的失真，大功率运行时的热稳定性等问题也是需要研究和解决的。6.1低频功率放大器的特点和分类6.1.1功率放大器的特点功率放大器作为放大器的输出级具有以下特点：　　（1）功率放大器的主要任务是在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。　　（2）功率放大器的输入信号和输出信号都较大，工作在大信号状态，工作动态范围大。（3）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。　　（4）功率放大器在

3、输出功率的同时，三极管也会消耗一定的能量，因此就必须考虑在降低管耗的同时如何提高功率放大器的效率。否则，不仅会造成能源浪费，还会造成功率管工作不安全。　　总之，对功率放大器的要求是：在效率高、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。6.1.2低频功率放大器的分类根据静态工作点Q在三极管输出特性曲线上的位置不同，可将低频功率放大器分为甲类、乙类、甲乙类三种。Q点放大区中间位置的称为甲类功放，在输入信号的整个周期内，三极管都处于放大状态，输出的是完整信号，如图6.1.1(a)所示。Q点在截止区即IBQ=0处的为乙类功放

4、，输入信号的整个周期内，三极管是半个周期在放大区工作，另半个周期在截止区，放大器只有半波输出，如图6.1.1(b)所示。甲乙类功放是介于甲类和乙类之间的一类功率放大器，其Q点在放大区，但又靠近截止区，在输入信号的一个周期里，工作时间大于半周，小于一周，如图6.1.1(c)所示。图6.1.1功放电路的三种工作状态（a）甲类放大；（b）甲乙类放大；（c）乙类放大6.2集成功放核心电路及其工作原理　　功率放大器有多种形式，实际应用中的功率放大器，大多数已做成了集成电路，称为集成功率放大器。这里主要介绍几种常见功率放大器的内部核心电路及其

5、工作原理。6.2.1OCL电路1.电路构成及工作原理图6.2.1所示是双电源乙类互补功率放大器的原理电路。图中VT1和VT2是特性参数完全相同的PNP型和NPN型三极管，由于它们的特性相近，故称为互补对称管。　　静态时，两只三极管均截止，IBQ=0，ICQ=0，K点的电位UK=0V，输出电压uo=0，电路不消耗功率；交流信号输入时，两管轮流导通工作，相互补充，既避免了输出波形的严重失真，又提高了电路的效率。由于两管互补对方的不足，工作性能对称，因此这种电路通常被称为互补对称电路。　　详细的工作过程分析如下：　　当ui>0时

6、，VT1管导通，VT2管截止，+VCC供电，电路为共集电极形式，VT1管发射极电流iE1从上至下流过RL，电流如图6.2.1中实线所示，形成正半周输出电压，且uo≈ui；当ui<0时，VT1管截止，VT2管导通，－VCC供电，电路也为共集电极形式，VT2管发射极电流iE2从下至上流过RL，电流如图中虚线所示，形成负半周输出电压，且uo≈ui。可见，在输入信号ui的一个周期内，VT1、VT2管交替工作，正、负电源交替供电，流过负载的电流方向相反，从而形成完整的正弦波，实现了输出与输入之间双向跟随。由于不同类型的两只三极管（VT1和VT2）

7、交替工作，即一个“推”，一个“挽”，且均组成射极输出器，互相补充，故这类电路又称为互补对称推挽电路。图6.2.1双电源乙类互补对称功率放大电路2.主要参数计算1）输出功率Po在输入正弦信号作用下，功率放大器的输出功率为负载上得到的电压有效值Uo与电流有效值Io的乘积。如果不考虑电路失真，在负载RL两端获得的电压和电流均为正弦信号。　　由于图6.2.1中的VT1、VT2可以看成工作在共集电极电路状态，Au≈1，故输入正弦电压的振幅Uim就等于输出正弦电压的振幅Uom，即Uim=Uom，这样可以得到电路的输出功率Po：由式(6.2.

8、1)可见，输入信号Uim越大，输出电压Uom越大，输出功率Po越高，当三极管进入饱和区时，输出电压Uom最大，为Uomax=VCC－UCES若忽略UCES，则Uomax≈VCC可得电路最大不失真输出功率为2