《电子技术基础与技能》低频功率放大电路（讲义）四川省电子信息类 考点讲练测

编写说明：四川省《电子信息类专业考点讲练测》专辑，是依据四川省普通高校招生职业技能电子信息类考试大纲编写的。紧扣电子信息类专业考纲所涉及的三门高考课程的应知应会的77个考点要求，精心编撰了53套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化题、高考模拟、课堂练习、课堂小结以及课后自测等九个环节。 本讲属于四川省《电子信息类专业考点讲练测》的第23套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有四川省《电子信息类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 四川省《电子信息类专业考点讲练测》第23套 【电子技术基础与技能】 低频功率放大电路 讲义 [考纲要求] 1.功率放大电路的基本要求及分类 (1)理解功率放大电路的基本要求； (2)了解功率放大电路的分类。 2.双电源互补对称电路 OCL (1)理解OCL 功放电路的基本电路、工作原理； (2)掌握OCL 功放电路的输出功率和效率； (3)了解场效应管功率放大电路。 3.单电源互补对称电路 OTL (1)理解OTL 功放电路的基本电路、工作原理； (2)掌握OTL 功放电路的输出功率和效率，掌握OTL 放电路典型电路分析； (3)了解三极管声、光、电磁驱动电路(发光二极管、蜂鸣器、继电器)。 [思维导图] [知识梳理] 一、功率放大器 1．基本要求 （1）有足够大的输出功率。 为了获得足够大的输出功率，要求功率放大电路的三极管的电压和电流都允许有足够大的输出幅度，但又不得超过三极管的极限参数、、。 （2）效率要高。 放大电路的效率是指负载获得的功率与电源提供的功率之比，用表示，即。 （3）非线性失真要小。 尤其是高保真的音响及扩音设备。 （4）功放管散热要好。 功率放大电路有一部分电能以热的形式消耗在了功放管上，使功放管温度升高。为了使功放电路既能输出较大功率，又不会损坏，通常功放管集电极具有金属散热外壳。 2．分类 （1）按照静态工作点Q的位置分为甲、乙和甲乙三类，其中甲类功率最低（50%），乙类最高（78.5%），甲乙类居中（理想78.5%）。 （2）按照耦合方式分类： ①阻容耦合功率放大电路：主要用于甲类的末级放大电路，通常向负载提供的功率不是很大。 ②变压器耦合功率放大电路：目前已经很少使用了。 ③直接耦合功率放大电路：包括双电源互补对称电路、单电源互补对称电路、集成功率放大电路，是应用较为广泛的。 二、OCL电路 1．结构（图1） 图1 OCL电路 （1）双电源（、） （2）直接耦合，无输出电容。 （3）中点电位为零。 2．工作原理 （1）处于正半周时，NPN（VT1）管导通，PNP（VT2）管截止；即。 （2）处于负半周时，PNP（VT2）管导通，NPN（VT1）管截止；即。 3．输出功率和效率 在OCL电路中，负载上的输出电压最大值为：。 负载电流最大值为： 负载可能获得的最大功率为：。 理想效率为：。（表示电源消耗功率） 4．工程应用 选用OCL电路的功放管主要依据功放电路最大输出功率和电源电压，为了确保安全，极限参数应符合以下要求： 5．交越失真 （1）产生原因：互补功放电路工作在乙类状态，当输入电流、电压较小时，由于死区电压的影响，使放大输出信号在正负半周交接的零点附近出现失真。 （2）消除方法：为互补放大电路管提供不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点（避免死区电压），一般采用二极管串联一小电阻提供偏置。 6．在场效应管功率放大电路中，通常采用共源极或共漏极组态来实现电压放大或电流放大。为了提高功率放大电路的效率，常常采用推挽式或桥式输出结构。 三、OTL电路 1．结构（图2） 图2 OTL电路 （1）单电源。 （2）采用电容耦合输出。 （3）中点电位为零。 2．工作原理 （1）处于正半周时，NPN（VT1）管导通，PNP（VT2）管截止；即。 （2）处于负半周时，PNP（VT2）管导通，NPN（VT1）管截止；即。 3．输出功率和效率 因为单电源的缘故，每个三极管工作电压不是原来的，而是，再带入OCL公式中，得： （1）负载的最大电流：。 （2）最大功率：。 （3）理想效率：。 4．复合管 （1）组成原则： ①必须保证两只三极管各电极电流都能顺着各个管的正常工作方向流动。 ②前管的C（集电极）、E（发射极）只能与后管的C（集电极）、B（基极）连接（后管E（发射极）必悬空）。 （2）常见复合管形式（图3）。 图3常见复合管形式 注：复合管的类型取决于前一只三极管。 5．三极管声、光、电磁驱动电路是利用三极管来控制发光二极管、蜂鸣器和继电器等元件的工作。 发光二极管驱动电路：发光二极管具有单向导电性，需要通过限流电阻与三极管相连。三极管的导通与截止控制着发光二极管的亮灭。 蜂鸣器驱动电路：蜂鸣器通常需要一定的电流来驱动发声。三极管可以作为开关，控制蜂鸣器的通断，从而实现发声控制。 继电器驱动电路：继电器是一种电磁开关，通过三极管控制继电器线圈的电流，从而实现继电器触点的闭合与断开，达到控制其他电路的目的。 [师生互动] 1．乙类功率放大器中，若不设置偏置电路，电路输出信号将出现______。 【答案】交越失真 2．功率三极管有______类、______类、______类等几种不同的工作状态，从而构成了不同类型的功率放大器。 【答案】甲、乙、甲乙 3．采用双电源互补对称______电路，如果要求最大输出功率为5W，则每只三极管的最大允许功耗至少应大于______W。 【答案】OCL、1 4．乙类互补对称功率放大电路的两只三极管接成______形式；其最大效率可达______；但是存在______失真。 【答案】共集电极或射极跟随器，78.5%，交越 5．在功率放大电路中，甲类放大电路是指放大管的导通角等于______。 【答案】360° 6．功率放大器常常位于多级放大器的______级，直接驱动______工作。 【答案】末，负载 [概念强化题] 1．功率放大器应满足的基本要求有（ ）。 【答案】输出功率应足够大、电路效率应足够高、电路失真应足够小 2．甲类功放管的导通角为______；乙类功放管的导通角为______；甲乙类功放管的导通角为______。 【答案】360°，180°，（180°，360°） 3．甲乙类互补对称电路与乙类互补对称电路相比，效率______并且交越失真______。 【答案】高，小 4．乙类推挽放大器的主要失真是______，要消除此失真，应改用______。 【答案】交越失真，甲乙类推挽放大器 5．功率放大电路根据输出幅值、负载电阻和电源电压计算出输出功率和电源消耗功率后，可以方便地根据和值来计算每只功率管消耗的功率______，而效率______。 【答案】 6．OCL功率放大电路采用单电源供电。（ ） 【答案】× 7．OTL功率放大电路是采用双电源供电。（ ） 【答案】× 8．采用OTL功率放大电路可以提高放大电路的输出功率。（ ） 【答案】× [高考模拟] 一、填空题 1．功率放大器按输出端与负载的耦合方式可分为______、______、______。 【答案】阻容耦合，变压器耦合，直接耦合 2．乙类推挽功率放大电路，由于功放管的静态工作点选在管子的截止区和放大区交界处，该区域的输入特性存在非线性，故存在______失真。 【答案】交越 3．OCL电路的输出级与负载采用______耦合。 【答案】直接 4．甲乙类推挽功率放大器的静态工作点设置在______。 【答案】介于甲类与乙类之间 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 5．在图所示的OCL电路中，已知输入信号为正弦波。，要求最大输出功率为10W，在三极管的饱和压降可以忽略的条件下，判断下列说法是否正确。 （1）正负电源的最小值约为18V。（ ） 【答案】√ （1）根据，可求得电源的最小值，。 （2）当输出功率最大（10W）时，电源的供给功率应不低于13W。（ ） 【答案】√ （2）该电路为乙类功放，其理想的效率为78.5%，由此可计算出电源供给的功率。 （3）当输出功率最大时，输入电压有效值应不低于13V。（ ） 【答案】√ （3）电路为射极输出器，所以输出电压的有效值约等于输入电压的有效值，在忽略三极管饱和压降的条件下，，即： （4）该电路如考虑三极管的死区电压，则电路可能会产生交越失真。（ ） 【答案】√ （4）该电路为乙类功放，会产生交越失真。 三、选择题 6．已知一OTL电路，电源电压，采用阻抗为8Ω的喇叭作为负载，则该功放的最大输出功率是（ ）。 A．2.25W B．1.12W C．2.24W D．0.56W 【答案】D 7．由于功放电路中三极管经常处于接近极限工作状态，故选择三极管时，要特别注意（ ）参数。 A． B． C． D．、和 【答案】D 8．在OCL乙类功放电路中，若最大输出功率为1W，则电路中每只功放管的最大管耗约为（ ） W。 A．1 B．0.5 C．0.4 D．0.2 【答案】D 9．为了克服交越失真，应（ ）。 A．进行相位补偿 B．适当增大功放管的静态 C．适当减小功放管的静态 D．适当增大负载电阻的阻值 【答案】B 四、分析计算题 10．在如图所示OTL电路中，已知，，VT1和VT2管的死区电压和饱和管压降均可忽略不计，输入电压足够大。试求最大不失真输出时的输出功率、效率。 【答案】最大输出功率和效率分别为 [课堂练习] 一、填空题 1．甲类单管功率放大电路在整个信号周期内都有电流流过功放管。静态时，集电极电流等于______。 【答案】 2．OCL电路为了使静态时上没有直流电流过，一般都采用______电源供电。 【答案】双 3．乙类推挽功放电路的理想效率为______。 【答案】78.5% 4．互补对称推挽电路是由两个导电______不同的晶体管组成，为了使信号不失真，两个互补管的______和______等参数应当一致，即两个互补管电路需完全______。 【答案】类型，，饱和压降，对称 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 5．功率放大器与基本放大电路讨论的技术指标不同，主要有输出功率、效率、三极管的极限参数等。（ ） 【答案】√ 6．甲类功放静态时效率最高。（ ） 【答案】× 7．OTL电路中使用“自举电路”可提高功率增益。（ ） 【答案】× 8．互补对称OTL功放电路也存在交越失真。（ ） 【答案】√ 9．集成功率放大器是今后功率放大器的发展方向。（ ） 【答案】√ 三、选择题 10．乙类互补对称功率放大电路会产生交越失真的原因是（ ）。 A．晶体管输入特性的非线性 B．三极管电流放大倍数太大 C．三极管电流放大倍数太小 D．输入电压信号过大 【答案】A 11．两只相同的晶体管组成复合后，其电流放大系数约为（ ）。 A． B． C． D．无法确定 【答案】C 12．乙类功率输出级，最大输出功率为1W，则每个功放管的集电极最大耗散功率为（ ）W。 A．1 B．0.5 C．0.4 D．0.2 【答案】D 13．OTL功率放大器中要求在8Ω的负载上获得9W最大不失真功率，应选的电源电压为（ ）。 A．6V B．9V C．12V D．24V 【答案】D 14．OCL功放电路中输出端中点静态电位为（ ）。 A． B．0 C． D． 【答案】B 四、分析计算题 15.双电源互补对称电路如图所示，已知电源电压12V，负载电阻10Ω，输入信号为正弦波。 （1）在晶体管忽略不计的情况下，负载上可以得到的最大输出功率。 （2）每个功放管上允许的管耗是多少？ 【答案】（1） （2）每个管耗的允许值即为管耗的最大值，即为最大输出功率的五分之一，为。 [课堂小结] 1. 功率放大器：基本要求、分类 2. OCL电路：结构、工作原理、输出功率和效率、工程应用、交越失真 3. OTL电路：结构、工作原理、输出功率和效率、复合管： 4. 三极管声、光、电磁驱动电路：包括发光二极管驱动电路、蜂鸣器驱动电路、继电器驱动电路。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$