3.2功率放大器（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（重庆大学出版社）

1 一、功率放大器的要求和分类 1.功率放大器的应用 功率放大器简称功放，按被放大信号的频率不同，可分为低频功率放大电路和高频功率放大电路，本课程仅介绍低频功率放大电路。一个实用的放大器通常是一个多级放大器，功率放大电路往往处于最后一级，即输出级，如图３-２０所示。 第二节 功率放大器 2 3 2.对功率放大器的要求 从能量控制角度看，功率放大器是将电源的直流功率转换成信号的交流功率。由于功放的动态工作范围大，所以对功放电路有如下要求： （１）输出功率足够大； （２）效率尽可能高； （３）非线性失真要小； （４）散热良好，具有过热、过流、过压保护措施。 4 3.功率放大器的分类 按照三极管工作状态的不同，常用功率放大电路可分为甲类、乙类、甲乙类等。各类功率放大电路的静态工作点、波形及特点见表３-６所示。 5 6 二、功率放大器电路 1.乙类功放 如果只用单管作功放，ＮＰＮ型乙类单管功放只有正半周信号输出，ＰＮＰ型乙类单管功放只有负半周信号输出。为了输出完整的信号，可以将 ＮＰＮ 型管和ＰＮＰ型管组合起来，构成双管互补对称乙类功放，如图３-２１（ａ）所示。 7 2.OCL功率放大器 为了克服乙类功放交越失真的缺点，在乙类功放的基础上，给两只功放管加上较小的偏置，该偏置电压大致与死区电压相等，使功放管静态时工作在微导通状态，从而构成了真正实用的互补对称功放电路，即甲乙类功放。 8 9 （１）电路结构 ＯＣＬ电路采用直接耦合输出的方式，电路由正、负双电源供电。电路中各元件的名称和作用见表３-７所示。 10 11 （２）工作原理 静态时，两只功放管微导通，只要合适地选择电阻 Ｒ１ 的值，就可以保证负载 ＲＬ 上没有电流流过，使输出端的静态电压为零。 （３）电路特点 ＯＣＬ功放电路的特点见表３.８所示。 12 3.OTL功率放大器 （１）电路结构 ＯＴＬ功放实质上是无输出变压器的单电源互补对称功放电路的简称，其电路结构如图３.２３所示。 13 14 （２）工作原理 静态时，Ａ 点电位应为ＥＣ／２，称为中点电位。电容 Ｃ２ 上的电压也为ＥＣ／２，由于Ｃ２ 容量很大，故有信号输入时，电容两端电压基本不变，可视为一恒定值ＥＣ／２，充当负电源，使电路完全等同于双电源时的情况。此外，Ｃ２ 还有隔直的作用，所以输出端的直流电压也为零。 （３）电路特点 ＯＴＬ功放电路的特点见表３-１０所示。 15 16 三、功率放大器件的安全使用 功率放大管工作在高电压、大电流下，必须考虑其散热问题，常采用加装散热器、风扇等措施来降温。为了保证功率放大管能安全的工作，还要在电路中采用过电流、过电压和过热保护措施。 17 复合管的组合有两大原则： （１）复合管的每只三极管的各极电流方向正确且不互相抵触； （２）复合管等效的三极管类型与前一只三极管类型一致，电流放大系数为两只三极管电流放大系数的乘积。 18 19 四、集成功率放大器 集成功率放大器是采用集成工艺将功放电路的大部分元器件集成制造在一块芯片上构成的，其外接元器件少，使用方便。为了保持性能稳定、可靠，能适应长时间连续工作，有的集成功率放大器内还具有过载保护和过热保护等电路。 20 １．LM３８６ （１）ＬＭ３８６集成电路 ＬＭ３８６是美国国家半导体公司生产的单声道音频功率放大器，主要用于低电压消费类产品。ＬＭ３８６的封装形式有塑封８引脚双列直插式和贴片式两种，其双列直插式引脚排列和功能如图３-２５所示。 21 22 （２）ＬＭ３８６典型应用电路 由ＬＭ３８６构成的典型电路如图３-２６所示。电路中，５脚输出接 Ｒ２、Ｃ４ 构成串联补偿网络，与感性负载（扬声器）并联，使等效负载近似呈纯电阻性，以防止高频自激和过压现象；Ｃ３ 为输出耦合电容；７脚外接的Ｃ２ 为高频旁路电容，用以抑制纹波，消除自激；１、８脚间接入 Ｒ１、Ｃ１ 串联电路，调整 Ｒ１可使电压放大倍数连续可调，且 Ｒ１ 越大，放大倍数越小。 23 ２．ＴＤＡ２０３０ （１）ＴＤＡ２０３０集成电路 24 （２）ＴＤＡ２０３０典型应用电路 用 ＴＤＡ２０３０构成的典型功放电路如图３-２８所示。 25 $