模拟电子技术经典教程 集成功率放大器

第6章集成功率放大器§6.1功放电路的特点及分类特点要求输出功率尽可能大，是大信号工作状态，应采用图解法由于处于大信号工作状态，易产生非线性失真要考虑电路的功率转换效率，并使其尽可能的高需要解决功放管的散热问题分类根据功放管在电路中的导通时间，功率放大电路可分为如下四类：甲类：功放管在信号的整个周期中均导通乙类：功放管只在信号的半个周期内均导通甲乙类：功放管的导通时间大于信号的半个周期而小于信号的一个周期丙类：功放管的导通时间小于信号的半个周期各类功放导通角的示意图甲类360°导电甲乙类180°～360°导电乙类180°导电丙类180°导电各类功放静态工作点设置的示意图甲类乙类甲乙类丙类有静态功耗，50％静态功耗为0，78.5％静态功耗和效率介于甲类和乙类之间效率较高，主要用于高频电路各类功放的优缺点甲类乙类甲类的输出波形不失真，但转换效率较低；乙类的转换效率较高，但输出波形失真。如何使得电路既获取较高的转换效率，又使输出波形不失真？？从电路的结构入手!!§6.2乙类双电源互补对称功放电路电路组成根据乙类功放导通角只有，我们将两个互补单管的乙类功放合并在一起，即可在负载上得到完整的不失真波形，据此我们可以得到如左图所示的乙类互补对称功放电路，也称为OCL互补功率放大电路。工作原理vi为正半周时，T1导通，T2截止，负载上得到正半周的波形；vi为负半周时，T1截止，T2导通，负载上得到负半周的波形；输出电流和电压的最大动态范围交流负载线NPN管的输出特性曲线PNP管的输出特性曲线动画（17－1）(max)omCCVV(max)CComLVIRVCC参数计算输出功率Po乙类互补对称功放电路结构2VR2omL2()2omVPRoL=当Vom=Vcc时：2max2ccooLVPPR参数计算电源供给功率PV乙类互补对称功放电路结构VCCC01=2d()2CPVitCCom012sind()2VIttomCC0L2sind()2VVttRCComL2VVR当Vom=Vcc时：2CCmaxL2VVVPPR参数计算管耗PT乙类互补对称功放电路结构TT1Vo=2P=PPP2CComomLL2π2VVVRR利用求导的方法可找出管耗的最大值，即:10TomdpdV2omccVV当时211maxmax210.2ccTToLVPPPR参数计算乙类互补对称功放电路结构转换效率ηoVPP2omLCComL2R2RVVVomCCπ4VV当Vom=VCC时：max78.5%4功放管的选取对于OCL电路，为保证功放管在电路里能正常工作，应满足如下条件：PCm必须大于PT1m=0.2Pom|V(BR)CEO|2VCCICMVCC/RL交越失真在乙类电路中，当输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管将不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一种非线性失真，这个失真称为交越失真。乙类互补对称功放电路结构交越失真动画17－2§6.3甲乙类双电源互补对称功放电路为解决交越失真，可在静态时给三极管稍稍加一点偏置，使之处于微导通状态，即工作在甲乙类。利用三极管的VBE提供可调偏置利用二极管提供偏置电压24412BECERVVRR44122()BECEVVRRR甲乙类功放电路只是静态工作点的设置比乙类电路高，但其交流分析与乙类是一样的，故前述的参数计算公式仍可沿用§6.4甲乙类单电源互补对称功放电路在电路的输出端加入一较大容量的电容C，通过调整电阻R1、R2，可使输出端K点的静态电位等于VCC/2。只要电容C的充放电时间常数足够大（比信号的周期大），则电容C上的电压在信号的半个周期内将基本保持不变，从而可替代负电源-Vcc。单电源甲乙类互补对称功放电路又称为0TL电路。单电源和双电源功放电路参数计算公式的差异只需将前述的双电源计算公式中的VCC换成1/2VCC即可2CComL2CComomLL1maxmax222π20.2omOLVTVOTOVPRVVPRPPPVVVRRPPCCC2omL2omomCLL1maxmax222π2121220.omOLVTVOTOVVPRVPRPPPVVRRPPV原来的公式现在的公式§6.5常用集成功放电路集成功放有高频功放和低频功放之分，用在收音机、录音机和扩音机等音频设备中的功放是低频功放。集成功放使用时不能超过规定的极限参数，极限参数主要有功耗和最大允许电源电压。集成功放要加有足够大的散热器，保证在额定功耗下温度不超过允许值。双极型集成功放LM380/LM384T1-T4组成复合结构差分放大输入级，T5-T6是其有源负载。T12组成功放的推动级。T9-T11（其中T10、T11组成PNP复合管）组成功放的输出级，T7、T8组成恒流源为T12提供偏置。这是一个单电源甲乙类互补对称功放电路，使用时需在输出端外接一大电容代替一组负电源的作用。BiCOMS集成功放SHM1150T1、T2组成差分输入级；T3、T4组成差分中间放大级。T6和N1、T7和N2组成互补对称输出级；T5、R6、R7提供T6、T7基极偏置，使其工作在甲乙类状态。