1 / 36

第七章 低频功率放大电路

第七章 低频功率放大电路. 7.1 低频功率放大电路概述 7.2 互补对称功率放大电路 7.3 集成功率放大器. 7.1 低频功率放大电路概述. 7.1.1 分类. 图 7 – 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图. （ 7-1 ）. =. I. I. /. 2. o. om. =. U. U. /. 2. o. om. 7.1.2 功率放大器的特点. 1. 输出功率要足够大. 如输入信号是某一频率的正弦信号 , 则输出功率表达式为.

marius
Download Presentation

第七章 低频功率放大电路

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 第七章 低频功率放大电路 7.1 低频功率放大电路概述 7.2 互补对称功率放大电路 7.3 集成功率放大器

  2. 7.1 低频功率放大电路概述 7.1.1 分类 图 7 – 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图

  3. （7-1） = I I / 2 o om = U U / 2 o om 7.1.2 功率放大器的特点 1. 输出功率要足够大 如输入信号是某一频率的正弦信号, 则输出功率表达式为 式中, Io、Uo均为有效值。如用振幅值表示, 代入公式(7 - 1), 则

  4. (7-3) 2. 效率要高 放大器实质上是一个能量转换器, 它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载, 因此, 要求转换效率高。为定量反映放大电路效率的高低, 引入参数η, 它的定义为 式中, Po为信号输出功率, PE是直流电源向电路提供的功率。在直流电源提供相同直流功率的条件下, 输出信号功率愈大, 电路的效率愈高。

  5. 3. 非线性失真要小 为使输出功率大, 由式(7 - 2)可知Iom、Uom也应大, 故功率放大器采用的三极管均应工作在大信号状态下。由于三极管是非线性器件, 在大信号工作状态下, 器件本身的非线性问题十分突出, 因此, 输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真。当输入是单一频率的正弦信号时, 输出将会存在一定数量的谐波。谐波成分愈大,表明非线性失真愈大, 通常用非线性失真系数γ表示, 它等于谐波总量和基波成分之比 通常情况下, 输出功率愈大, 非线性失真就愈严重。

  6. 7.1.3 提高输出功率的方法 1. 提高电源电压 选用耐压高、容许工作电流和耗散功率大的器件。

  7. 2. 改善器件的散热条件 普通功率三极管的外壳较小, 散热效果差, 所以允许的耗散功率低。当加上散热片, 使得器件的热量及时散热后, 则输出功率可以提高很多。例如低频大功率管3AD6在不加散热片时, 允许的最大功耗Pcm仅为1W,加了120mm×120 mm×4 mm的散热片后, 其Pcm可达到10 W。 在实际功率放大电路中,为了提高输出信号功率, 在功放管一般加有散热片。

  8. 7.1.4 提高效率的方法 功率放大器的效率主要取决于功放管的工作状态。下面用图解法进行分析。 图 7 –2 功放的图解法(甲类放大状态)

  9. 即为 OMBA的面积值, 故效率 放大电路输出功率为 即为△M′MQ的面积。 电源提供的直流功率为

  10. 1. 改变功放管的工作状态 图 7 – 3 乙类放大状态

  11. 2. 选择最佳负载 图 7 – 4 最佳负载的确定

  12. 7.2 互补对称功率放大电路 7.2.1 双电源互补对称电路 (OCL电路) 图7 – 5 双电源互补对称电路

  13. 设两管的门限电压均等于零。当输入信号ui=0, 则ICQ=0, 两管均处于截止状态, 故输出uo=0。当输入端加一正弦信号, 在正半周时, 由于ui>0, 因此V1导通、V2截止, ic1流过负载电阻RL; 在负半周时, 由于ui<0, 因此V1截止、V2导通, 电流ic2通过负载电阻RL, 但方向与正半周相反。 即V1、V2管交替工作, 流过RL的电流为一完整的正弦波信号, 波形如图7 - 2所示。由于该电路中两个管子导电特性互为补充, 电路对称, 因此该电路称为互补对称功率放大电路。 

  14. 2. 指标计算 图7 – 6 双电源互补对称电路的图解分析

  15. (1) 输出功率Po: (7-4) 当考虑饱和压降Uces时, 输出的最大电压幅值为 一般情况下, 输出电压的幅值Ucem总是小于电源电压UCC值, 故引入电源利用系数ξ (7-6)

  16. 将(7 - 6)式代入(7 - 4)式得 当忽略饱和压降Uces时, 即ξ=1, 输出功率Pom可按下式估算:

  17. 图7 - 7Po与ξ关系曲线

  18. (2) 效率η: η由(7 - 3)式确定。为此应先求出电源供给功PE。  图7 – 8 集电极电流ic波形

  19. 因此, 直流电源UCC供给的功率为 因考虑是正负两组直流电源, 故总的直流电源的供给功率为

  20. 图7 – 7 PE与ξ的关系曲线 当ξ=1时, 效率η最高, 即

  21. (3) 集电极功率损耗Pc: (7-14) 图7 - 10Pc与ξ的关系曲线

  22. 3. 存在问题 (1) 交越失真。 图7 – 11 互补对称功率放大电路的交越失真

  23. 图7 – 12 克服交越失真的几种电路 图7-12(a)是利用V3管的静态电流IC3Q在电阻R1上的压降来提供V1、V2管所需的偏压, 即

  24. 图7-12(b)是利用二极管的正向压降为V1、V2提供所需的偏压, 即 图7-12(c)是利用UBE倍压电路向V1、V2管提供所需的偏压, 其关系推导如下:  所以

  25. (2) 用复合管组成互补对称电路 图7 – 13 复合管的几种接法

  26. 图7 – 14 复合管互补对称级

  27. 图7 – 15 准互补对称电路

  28. 7.2.2 单电源互补对称电路 (OTL电路) 图7 – 16 单电源互补对称电路

  29. 7.2.3 实际功率放大电路举例 图7 – 17 OCL准互补对称功率放大电路

  30. 图7-18 集成运放作为前置级的OCL电路

  31. 7.3 集成功率放大器 7.3.1 内部电路组成简介 图7-19中虚线框内为DG4100系列单片集成功放内部电路。它由三级直接耦合放大电路和一级互补对称放大电路构成,并由单电源供电, 输入及输出均通过耦合电容与信号源和负载相连, 是OTL互补对称功率放大电路。 

  32. 图 7-19 DG4100集成功放 与外接元件总电路图

  33. 因为反馈由输出端直接引至输入端, 且放大器的开环增益很高(三级电压放大), 整个放大电路为深度负反馈放大器, 所以, 放大器的闭环电压增益约为1/F, 即 当信号ui正半周输入时, V2输出也为正半周, 经两级中间放大后, V7输出仍为正半周, 因此V12、V13复合管导通, V8、V14管截止,在负载RL上获得正半周输出信号；当ui负半周输入时, 经过相应的放大过程, 在RL上取得负半周输出信号。 

  34. 7.3.2 DG4100集成功放的典型接线法 图 7-20DG4100集成功放的典型接线法

More Related