第二十一讲 低频功率放大器
2005.4.26
主要内容:
1. 低频功率放大器
2. 集成功率放达电路3. 整流电路
第 8 章
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8.1 低频功率放大电路8.1 低频功率放大电路
8.1.1 概述8.1.1 概述8.1.2 基本功率放大电路8.1.2 基本功率放大电路8.1.3 集成功率放大器举例8.1.3 集成功率放大器举例
例: 扩音系统执行机构
功率放大器的作用: 用作放大电路的输出级,以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。
8.1.1 概述
功率放大
电压放大
信号提取
一、对功放电路的要求
( 2 ) 晶体管在极限条件下工作 : I
CM 、 UCEM 、 PCM 。
ICM
PCM
UCEM
Ic
uce
( 1 )输出功率 Po 尽可能大
(3) 电流、电压信号比较大,注意减小波形失真
(4) 注意提高电路的效率()。
Pomax : 负载上得到的交流信号功率。PE : 电源提供的直流功率。
%100max E
o
P
P
( 5 )功放管散热和保护问题
二 . 甲类功率放大器的效率分析
1. 三极管的静态功耗:
若 CCCEQ VU2
1 的功耗相等则三极管和负载电阻 LR
CQCEQTIUP
CQCCRLT IVPP 2
1
在信号的一个周期内无失真的完成功率放大为甲类放大器
iC
vCE
2. 动态功耗(当输入信号 ui 时)放大电路向电阻性负载提供的输出功率
omomomom
o 2
1
22IV
IVP
在输出特性曲线上,正好是三角形 ABQ 的面积,这一三角形称为功率三角形。
最大输出功率
CQCC IVP )2
1(
2
10
最大输出功率时
电源提供的功率
此电路的最高效率 25.00 E
m
P
P
甲类功率放大器存在的缺点:• 输出功率小• 静态功率大,效率低
iC
ωt
CQCCCmCQCCCCCE IVtdtIIVtdiVP
)sin(
2
1)(
2
1 2
0
2
0
忽略 IB ,
收音机, 100mW 输出,此效率耗电 500 mW , 6V 电源, 83mA 电流
晶体管的三种工作状态:晶体管的三种工作状态:
要提高效率就要减小直流静态电流,让功率放大电路工作在乙类状态。
iC iC
iC
iC iC
uCE
uCE
uCEωt
ωt
ωt
甲类
乙类
甲乙类
iC
●
●Q
Q
Q●
第 8 章
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8.1.2 基本功率放大电路8.1.2 基本功率放大电路1.OCL 电路1.OCL 电路 ui
iC1
iC2
O
O
O
O ωt
ωt
ωt
ωt
uo
第 8 章
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电路组成
返回
io
iC1
iC2
T1
T2
E
+UCC
ui
+
-uo
+
-
- UCC
静态功率如何
功率计算 功率计算1. 输出功率: Po = —— · —— = — Uom Iom
21Uom
√ 2
Iom
√ 2
02. 直流电源功率: PE = 2 · — ∫ UCC iC1 dωt2π1 π
= —— ∫ Iomsin ωt d ωtπ 0
πUCC
= —— UCCπ2Iom
3. 效率: η= —— = ———— = —— · —— PE
Po
—— 2Iom π
UCC
21— Uom Iom
4π Uom
UCC
Uom 最大可达到 UCC ,ηmax = —— = 78.5%π
4
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4. 功率管选择: PCMAX = 0.2POM
+UCC
E
T1
T2 RL
+
+
-
uO
C
ui
+
- -
+
电路组成与工作原理电路组成与工作原理
iC1
iC2
2. OTL 电路2. OTL 电路第 8 章
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ui
0ωt
静态直流偏置
u0
0ωt
uo
+
-ui
+
-
+UCCR3
R4
R1
R2
RL
RE1
RE3
RE2
T2
T3
T1
E
B
C1
CL
CE
D2
D1
+
+
+
实用电路实用电路第 8 章
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+
-
如图所示运算放大器电流扩展电路,可将输出电流扩展到安培级。若负载阻抗为 8Ω, 依图结构设计电路,要求放大器输入电阻为 1K Ω ,放大倍数为 100 ,输出电流 0.5A 。
运放与单元组合电路的分析
第 8 章
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8.1.3 集成功率放大器举例8.1.3 集成功率放大器举例
中间级
启动偏置电路
短路过热保护
短路过热保护
输出级
输入级
+
_2
4
3
5
1
TDA2030 集成音频功率放大器
1 2 3 4 5
同相输入
反相输入
负电压
正电压
输出
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第 8 章由 TDA2030 构成的 OCL 电路
F22.0
+UCC
-UCC
RL
TDA2030
1
23
4
5
F1.0
F1
F1.0
R1
R2
R3
D1
D2
C1
C2 C4
C3
C5
ui
22kΩ
22kΩ
680Ω
F22
R41Ω
1 为同相端输入2 为反相端输入4 为输出
K100
K100
K100 K7.4
K150
1
+UCCD1
D2
F5
F22
F2 0.22
μF
F2000
F1.0
TDA2030
1
23
4
5
第 8 章由 TDA2030 构成的 OTL 电路
8.2 直流稳压电源8.2 直流稳压电源
1 单相桥式整流电路1 单相桥式整流电路2 滤波电路2 滤波电路3 串联型稳压电路3 串联型稳压电路
第 8 章
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概述概述
模拟直流电源的原理方框图模拟直流电源的原理方框图
电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路u2
uR
uouFuRu2u1
第 8 章
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t t
u1
t0 0 0
uF
t0
uo
t0
概述概述
反馈稳压电路
开关电源框图
变压器整流电路 滤波电路
uouFu2u1
整流电路PWM 调制电路
交流输入
直流 311V
高频脉宽调制波形
交流电压
直流
稳定直流
u1
t0 0
uF
t0
uF
t0
uo
t0
u1
t0 0
u1
t0
t
uD
O
8.2.1 8.2.1 单相半波整流电路单相半波整流电路
2. 2. 工作原理工作原理 uu 正半周,正半周, VVaa>V>Vbb ,,二极管二极管 DD 导通;导通;
3. 3. 工作波形工作波形
u 负半周, Va< Vb , 二极管 D 截止 。
1. 1. 电路结构电路结构
–
+ +
–
aTrD
uou
b
RL
iou
tO
uo
Ot
U2
U2
U2
4. 4. 参数计算参数计算(1) (1) 整流电压平均值 整流电压平均值 UUoo
(2) (2) 整流电流平均值 整流电流平均值 IIooLL R
U
R
UI 45.0o
o
(3) (3) 流过每管电流平均值 流过每管电流平均值 IIDD oD II
(4) (4) 每管承受的最高反向电压 每管承受的最高反向电压 UUDRMDRM UU 2DRM
(5) (5) 变压器副边电流有效值 变压器副边电流有效值 II
o57.1 d) sin(2
1 2m IttII ∫
) d( sin22
1ttU U0.45oU ∫
π
π
0
5. 5. 整流二极管的选择整流二极管的选择 平均电流 平均电流 IID D 与最高反向电压 与最高反向电压 UUDRMDRM 是选择整是选择整流二极管的主要依据。流二极管的主要依据。
选管时应满足:选管时应满足: IIOMOM IIDD , , UURWMRWM UUDRM DRM
作业: 8.1.1 , 8.1.2 , 8.1.3
作业6.1.2:(1) 应调到略小于 1.5KΩ
(2)f0=99.5Hz~995Hz
6.1.3: 不能。首先,电路连接不对,改变运放输入端极性。其次,调整电阻阻值
Rf = 2R1
6.1.4 : a 能振荡, bcd 不能振荡(相位不对)
5.5.2 解: UR=2v 时,当 ui < 2v, 运放饱和, vo=6v, 当 ui > 2v,运放反相饱和, vo= - 6v 。输出波形在 ui=2v 时跳变。
UR=0v 时,电路为反相输入过零比较器。输出波形在 ui=0v 时跳变。 UR= - 2v 时,输出波形在 ui= - 2v 时跳变。
5.5.4解: UR=1v 时, UTH=2.6V,UTL=-1V, U△ T==3.6V. 嗲尼亚传输特性和输入、输出波形如图 5.13 ( a )。 UR= - 1v 时, U
TH=1V,UTL=-2.6V, U△ T==3.6V. 嗲尼亚传输特性和输入、输出波形如图5.13 ( b )。
5.5.5
解:运放正向饱和压降为 6V ,
U + H =34 ui
32+
(用叠加原理可直接写出)