甲乙类互补对称功率放大电路分析课件.ppt

1、封面 西藏西藏嘎拉错嘎拉错 返回 引言 由两个射随器组成的乙类互补对称电路 , 实际并不能使输出很好地反映输入的变化。这是由于没有直流偏置(即静态时UBEQ= 0 ) , 电路出现了一种称为 “交越失真”的失真。要解决这个问题 , 必须使用甲乙类互补对称电路。用甲乙类互补对称电路。 本页完 引言引言 返回 学习要点 本 节 学 习 要 点 和 要 求 甲 乙 类 O C L 的 电 路 特 点 及 作 用 甲 乙 类 O C L 的 工 作 过 程 甲乙 类O T L 电 路的 特点及 优缺 点 理解什么是交越失真 自举电路的作用 返回 一、乙类互补对称功率放大电路称功率放大电路的交越失真 动

2、画演示和原理叙述 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 +VCC VCC + ui uo + RL T1 NPN T2 PNP 0 0 继续 单击此进入交越失 真 原 理 演 示 乙类互补对称功率放大电路由于静态时偏置为0 ( 即UBEQ =0) , 而三极管的导通放大有一个 门坎 电压, 如硅管是0.5V,锗管为0.1V 。这样输入信号小于门坎电压的部分将因三极管处于截止区而没有 输出 , 至使在正负波形的交汇处 出现了失真,这种失真称为交越失真。 本页完 交越失真图解 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 0 0 继续 本页完 单

3、击此进入交越失 真 原 理 演 示 ui t 0 +0.5V -0.5V t 0 iB uBE /V iB /?A 0 0.5 t t 灰色为三极管处于截止的区域 ,在此区域内三极管没有基极电流iB产生。 交越失真 硅管的门坎电压 静态工作点Q ui t 0 +VCC VCC + ui uo + RL T1 NPN T2 PNP 0.5V以下(即灰色区域)不产生iB。 iB不是完整的半个正弦波。 在be间输入信号 二、甲乙类双电源互补对二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路OCL OCL 1.电路形式 2.消除交越失真原理 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 继续

4、 本页完 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 + +VCC VCC ui uo + RL T1 NPN T2 PNP D1 T3 D2 Re3 Rc3 2、消除交越失真原理 uBE /V iB /?A 0 0.5 硅管的门坎电压 静态工作点Q,管子处于微导通状态。 消除交越失真的关键是要使两只推挽管T1、T2 没有截止状态 , 即在静态时 , 两只管 应当处于微导通区域，当有输入信号ui 加至基极时，管子能立即导通放大。所以在静态时应有 UBE1Q = UBE2Q稍大于0.5V. + +VCC VCC ui uo + RL T1 NPN T2 PNP D1 T3 D2 R

5、e3 Rc3 推挽管微导通过程分析 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 在电路图中的两只二极管 D1 、D2 和三极管T3就起到了这种作用 .当ui=0时,电路处于静态 ,三极管 T3 导通 ( 因为是PNP),D1、D2也导通,有电流通过D1、D2。 uBE /V iB /?A 0 0.5 ui=0 D1、D2产生电压,这个电压是直接加在T1、T2的基极上并被两极平分 , 控制这个电压稍大于 1V,那么每只三极管的BE极间静态UBEQ就会稍大于0.5V。 继续 本页完 + + +

6、通过增加了 D1D2使两只推挽管不会产生交越失真 两管处于微导通 硅管的门坎电压 静态工作点Q,管子处于微导通状态。 3.3.电路改进 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 在上述电路中 ,要控制D1D2使每只推挽管的UBEQ 降稍大于0.5V ，调整起来不易，为解决此缺点，改进 电路 如图所示。 新加入的电路其实是一个分压式偏置电路,只要调整R*1改变T4的静态Q点, 就可以调整T4的UCEQ亦即T1、T2的 BE 极间UBEQ,这样调整起来就方便多了。 继续 本页完 3、电路的改进

7、 + +VCC VCC + RL T1 NPN T2 PNP T3 Re3 Rc3 R*1 R2 T4 + + + ui uo 4.4.电路的分析计算 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 继续 本页完 3、电路的改进 + +VCC VCC + RL T1 NPN T2 PNP T3 Re3 Rc3 R*1 R2 T4 + + + 4、电路的分析计算 甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL)的输出功率Po ，管耗PT ，电源输出功率 PV 和效率 ?都与乙类互补对称功率放大电路一样 ,

8、自行参考第二节的内容,这里不再赘述。 ui uo 电路缺陷分析 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、电路形式 2、消除交越失真原理 继续 3、电路的改进 + +VCC VCC + RL T1 NPN T2 PNP T3 Re3 Rc3 R*1 R2 T4 + + + 4、电路的分析计算 OCL 放大电路输出的功率大，失真小，保真度高，因此广泛使用在高保真放大电路中，如较高档的音响等。 但它要使用两组电源，制造起来电路较为复杂，且成本较高，所以在要求不太高的电路中,通常使用单电源互补对称功率放大,以降低成本和减少电路

9、的复杂性。 本页完 ui uo 三、甲乙类单电源互补对称功率放大电路OTL OTL 1.基本电路 2.工作原理 (1)Q点的确定 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 能够去除“-VCC” 的关键是电路中加入了此电容C,其作用替代了一组负电源。 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 继续 本页完 1、基本电路 单击此进入OTL原理演示 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 2、工作原理 OTL 是 Output Transform

10、erless( 无输出变压器 ）的缩写 C (1)静态工作点Q的确定 + 输出电容C一定要容量很大,储有足够的电荷准备作为电源使用。 调整R1、R2改变T1、T2的工作点使UK=VCC/2(使T1、T2工作状态一样) VCC/2 ui=0 时，R1、R2分压使T3、D1、D2 导通, D1、D2的导通可以令T1、T2处于微导通状态。 同时电源+VCC通过T1对输出电容C充电,使其左+右。 (2)交流工作过程 vi0时 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称

11、功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入OTL原理演示 2、工作原理 C + VCC/2 ui t 0 uc1 t 0 T1正偏导通 T2反偏截止 继续 uo t 0 iL (2)交流工作过程和输出电容C的作用。 ui 0时 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OT

12、L) 单击此进入OTL原理演示 2、工作原理 C + VCC/2 ui t 0 uc1 t 0 T2反偏截止 T2正偏导通 继续 uo t 0 iL (2)交流工作过程和输出电容C的作用。 ui0(输入信号的正半周)T2导通。T2的导通令输出电容 C 有了一 个放电通路,C的放电电流反向通过 负载 RL , 形成电流iL , 同时向负载输出功率Po。 本页完 输出电容C工作分析 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放

13、大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入OTL原理演示 2、工作原理 C + VCC/2 ui t 0 uc1 t 0 继续 uo t 0 iL T2反偏截止 T2正偏导通 (2)交流工作过程和输出电容C的作用。 由分析知:输出负半周时,电容C作为电源使用。负半周放电损失电量,正半周充电补充电量。 为保证C两端的电压不因充电或放电时变化太大,C的容量一定要足够大。 本页完 (3)静态工作点Q的稳定 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单电源互补对称放

14、大电路(OTL) 单击此进入OTL原理演示 2、工作原理 + VCC/2 (3)静态Q点的稳定过程 电路中R2与T1、T2中点K处连接起来可以起到稳定工作点的作用。 稳定过程如下： 继续 本页完 UK UB3 UC3 UK 通过负反馈把UK稳定下来,使其基本不受温度的影响。 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D C 3.电路的分析计算 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此

15、进入OTL原理演示 2、工作原理 + VCC/2 计算输出功率Po , 管耗PT,电源输出功率PV和效率? ,必须先分析推挽管T1、T2的CE极等效电源电压的大小. 继续 本页完 3、电路的分析计算 因为UK=VCC/2，因此每只管CE极的等效电源电压只有VCC的一半，所以在分析 计算电路各量时 ，只需把VCC / 2 代替乙类 OCL各式中的VCC,即可得出OTL电路的各量值。 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D C OTL公式一览表 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二

16、、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 1、基本电路 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 单击此进入OTL原理演示 2、工作原理 + VCC/2 OTL电路公式一览表 继续 本页完 3、电路的分析计算 Po 1 2 = U2om RL 1 8 Pom? V2CC RL PV = U V RL om CC p PVm = 2pRL V 2 CC 2 p Uom VCC ? = ? m= p/4 PT1m= 1 p2 VCC2 4RL PT1m ? 0.2Pom ? ? ? ? - = = 4 U U V R 2 P 2 P om 2 om CC L 1 T T 2p ? ? ? ? +

17、VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D C +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 4.电路存在的问题 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 4、OTL基本电路的缺陷 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 继续 本页完 ui t 0 uD不变 ube1=ub1? - ue1?的增大受到限制 ib1? 反过来限制了ib1的增大 最后输出电流、电压和输出功

18、率受到限制 分析输入信号为负半周时电路输出的情形 造成上述缺陷的主要原因是因为 D点的电位是恒定的(=VCC),ib1增加致使b1点的电压ub1下降。 若D点的电位随着ib1增加而上升 , 则 ub1 点电位就不会下降, ube1 的增加不会受到限制,输出的增加就不会受到影响。 uRC3? ib1 uk= ue1 ? ub1? +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 5.自举电路的作用 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 4、OTL基本

19、电路的缺陷 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 继续 本页完 C3容量很大的电容器,当充电过程中使其有足够的电量,在工作中不管是充电或放电 , 两端的电压几乎保持不变 , 即UC3=恒量 ,这样使D点电位的上升成为可能。 5、自举电路的作用 R3 C3 自举电路由R3和C3组成,元件的作用如下： UD R3 把D 点与电源VCC隔离开来,使得D点的电位可以变化。 +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 Ce C1 K D 自举电路的工作过程 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电

20、源互补对称放大电路(OCL) 4、OTL基本电路的缺陷 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 继续 本页完 由图可得出: 5、自举电路的作用 R3 C3 自举电路的工作过程： UC3 恒量 静态时,电源对 C3 充电使两端电压升至UC3，因为C3容量很大，充电后的UC3在工作过程中基本保持恒量。 + UD=UK+UC3 UD 因为UC3是常量,所以UK升高时UD亦跟着上升 ,这样就有效地解决了Ub1下降的问题。 +VCC Rc3 K D C3 UC3 恒量 UD UK + + UK +VCC ui uo RL T1 T2 D1 D2 Rc3 Re3 T3 R2 R1 b3 b1 b2 C

21、e C1 K D 自举电路命名 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 4、OTL基本电路的缺陷 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 继续 本页完 5、自举电路的作用 R3 C3 UD 因为D 点电压是依靠电路本身的电容C3抬高的,所以称为自举。 自举电路的工作过程： 由图可得出: UD=UK+UC3 因为UC3是常量, 所以UK升高时UD 亦跟着上升 ,这样就有效地解决了Ub1下降的问题。 自举电路还可参考本教材P293自举电路一节。 四. .集成功率放大器 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 甲乙类互补对称功率放大电路 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL) 四、集成功率放大器 下图是SHM1150型集成功率放大器的内部结构和外部接线图。 该IC使用双电源 ,电压的范围 ?12V ?50V 最大输出功率可达 150W 继续 本页完 学习结束,单击返回,返回封面;单击结束,结束学习。 返回 结束 1 3 + - ui 6 8 10 uO RL -VEE +VCC SHM1150 再见