毕业设计（论文）功率放大电路设计.doc

功率放大电路设计 目录1、课程发展史第一章 放大电路的性能指标1.1 放大倍数1.2 输入电阻Ri (3) 输出电阻Ro1.3 输出电阻Ro1.4 通频带1.5 失真度1.6 频率响应1.7 音调控制范围1.8 信噪比第二章 功率放大电路概述2.1 功率放大电路的特点2.2 主要技术指标2.3 功率放大电路中的晶体管2.4 功率放大电路的分析方法第三章 功率放大电路的组成3.1 为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路3.2 变压器耦合功率放大电路3.3 无输出变压器的功率电路3.4 无输出电容的功率放大电路3.5 桥式推挽功率放大电路 第四章 互补功率放大电路 4.1 OCL电路的组成及工作原理 4.2 OCL电路的输出功率及效率 4.3 OCL电路中晶体管的选择第五章 集成功率放大电路 5.1 集成功率放大电路分析 5.2 集成功率放大电路的主要性能指标 5.3 集成功率放大电路的应用第六章 集成功率放大电路的应用 6.1 放大电路的静态分析 6.2 放大电路的动态图解分析 6.3 三极管的低频小信号模型 6.4 共射组态基本放大电路微变等效电路分析法 6.5 共集组态基本放大电路 6.6 共基组态基本放大电路放大电路中常见问题及答案本课题小结论心得致谢参考文献 1、课程发展史模拟电子技术课程的开设近50年，每当电子科学和电子工业发展的关键时刻，教研组都在模拟电子技术课程内容体系上作重大的改革，并及时总结教学改革的经验，进行教材的更新，选用的教材均具有开创性，学科内容始终处于领先水平，在引导和推动我校电子技术教学体系和内容的改革中起着重要作用。20世纪60年代初，童诗白主持编写了我国最早出版的电子学教材，从此结束了我国长期使用外国翻译教材的历史，将我国高等院校以大功率、整流技术为主的“工业电子学” 课程内容体系，转变为以小功率、控制为主的整流放大振荡脉冲的“电子技术基础”课程内容体系，完成了从工业电子学到电子技术基础的转换，课程名称也随之改变，为培养我国自动化方面的人才打下基础，20世纪70年代“文化大革命”期间，国外电子技术飞速发展，国内因政治动乱而停滞不前。童诗白从1971年至1974年与清华大学电子工程系和工业自动化系有关教师合编了晶体管电路和晶体管脉冲数字电路两套教材，实现了教学内容从以电子管为主到晶体管化的转换。20世纪八十年代初，面临集成电路突飞猛进地发展，教研组教师及时选用了童诗白所主编的模拟电子技术基础和康华光所主编的电子技术基础。到了20世纪九十年代后期，面对EDA技术、大规模集成电路、特别是可编程器件的高度发展和二十一世纪高等教育培养高素质人才的需要，电子学教研组及时选用了华成英主编的模拟电子技术基础（第3版）和康华光所主编的电子技术基础（第4版）。目前，模拟电子技术是一门在电子技术方面入门性质的技术基础课程，它既有自身的理论体系，又有很强的实践性；是高等教育工科电类各专业和部分非电类必修的技术基础课，而且随着电子工业的飞速发展和计算机技术的迅速普及，它已成为几乎所有理工科专业本科生的必修课程。由于模拟电子技术课程的基础性和广泛性，使之在本科教育中起着重要的作用 论文摘要 该课题主要讲述了：功率放大电路的发展过程，功率放大电路的原理，组成，分类，性能指标及对性能指标的分析，各个类型放大电路的特点及使用场合，整个放大电路的分析，设计，以及对在设计放大电路过程中出现的一些相关问题的解决方案，功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率输出。根据高频功率放大器输出功率不同，有便携式毫瓦级小功率，还有千瓦或兆瓦级的大功率高频功放。无论是小功率还是大功率，其输出高频信号的功率都是由直流电源的能量经功率放大器转化而来，实践证明，功率放大器工作在甲类（A）状态效率最低；乙类（B）状态效率比甲类高；丙类（C）状态效率更高。为了获得高效率，高频功率放大器通常工作在丙类状态关键词：放大电路、 前言 在无线电广播和通信的发射机中，高频载波信号由振荡器产生，一般情况下，高频振荡信号的功率很小，不能满足天线对发射功率的要求，需要对高频信号进行功率放大。在发射机中完成功率放大的电路称作高频功率放大电路。高频信号的基本特征是其频率高，能以无线电波的形式发射，因此，高频功率放大电路也称射频功率放大电路。高频功率放大器研究的主要问题是如何获得高效率、大功率输出。根据高频功率放大器输出功率不同，有便携式毫瓦级小功率，还有千瓦或兆瓦级的大功率高频功放。无论是小功率还是大功率，其输出高频信号的功率都是由直流电源的能量经功率放大器转化而来。根据采用的负载不同，高频功率放大器可分为窄带功率放大器和宽带功率放大器。窄带功率放大器是以选频网络为负载。因此又把它称为谐振功率放大器。宽带功率放大器是以宽带传输线变压器为负载。因此又把它称为非谐振功率放大器。宽带功率放大器可解决窄带功率放大器难于迅速变换选频网络中心频率的问题。宽带功率放大器的负载不具有滤波能力。所谓窄带信号是指带宽远小于中心频率的信号。例如，中波广播电台的带宽为10kHz,如果中心频率为1000kHz，则它的相对频带宽度只有1。按功率放大管导通角的不同，高频功率放大器可分为甲类、乙类、丙类、丁类等；所谓功率放大管导通角，是指放大管在一个信号周期内导通时间的长短。如果在信号的正负半周，功放管始终处于导通状态，则称功放管处于甲类工作状态，所组成的功放电路也就称为甲类功放电路；如果功放管在信号的半个周期内截止，半个周期内导通，称电路为乙类功放电路。如果功放管只在正半周的一小部分时间内导通，即只有正半周的信号超过一定的幅度以后功放管才导通，信号在负半周及正半周输入信号幅度较小时均不导通，称电路为丙类功放电路。实践证明，功率放大器工作在甲类（A）状态效率最低；乙类（B）状态效率比甲类高；丙类（C）状态效率更高。为了获得高效率，高频功率放大器通常工作在丙类状态。本章首先讨论工作在丙类状态的谐振功率放大器，然后讨论宽带功率放大器的工作原理。第一章 放大电路的性能指标1.1 放大倍数输出信号的电压和电流幅度得到了放大，所以输出功率也会有所放大。对放大电路而言有电压放大倍数、电流放大倍数和功率放大倍数，它们通常都是按正弦量定义的。放大倍数定义式中各有关量如图所示。放大倍数的定义电压放大倍数定义为电流放大倍数定义为功率放大倍数定义为1.2 输入电阻Ri输入电阻是表明放大电路从信号源吸取电流大小的参数，Ri大，放大电路从信号源吸取的电流则小，反之则大。Ri的定义见图和式(03.04)输入电阻的定义1.3 输出电阻Ro 输出电阻是表明放大电路带负载的能力，Ro大，表明放大电路带负载的能力差，反之则强。Ro的定义见图和式(03.05)。图(a)是从输出端加假想电源求Ro，图(b)是通过放大电路负载特性曲线求Ro。(a) 从输出端求Vo ' (b) 从负载特性曲线求输出电阻的定义根据图03.04(b)，在带RL时，测得 ，开路时输出为 。根据式（03.05）有 注意：放大倍数、输入电阻、输出电阻通常都是在正弦信号下的交流参数，只有在放大电路处于放大状态且输出不失真的条件下才有意义。1.4 通频带 放大电路的增益A(f) 是频率的函数。在低频段和高频段放大倍数通常都要下降。当A(f)下降到中频电压放大倍数A0的时，即 A(fL)=A(fH)= (03.07)相应的频率fL称为下限频率，fH称为上限频率，如图03.05所示。 图03.05 通频带的定义1.5 失真度 通过功率放大器放大在、输出信号应该同输入信号内容完全相同，只是幅度（电压）不同而已。也训是说，功率放大器推动扬声器发出的声音应该同讲话人的声音完全一样，只是音量大小不同而已。事实上，通过扬声器放出的声音同讲话人的声音多少会有一些区别。质量低劣的功率放大器发出的声音甚至同讲话人的声音相差很远，有时还产生闷塞、沙哑的声音。我们把功率放大器输出信号同输入信号不同，产生畸变的这种现象叫做失真。 音频信号通过功率放大器后，由于非线性元件所引起的各种谐波成份，新增加总谐波成份的均方根与原来信号有效值的百分比来表示。普通功放约1.2%；优质功放约0.010.003%。由于测量失真度的现行方法是单一的正弦波，不能反映出放大器的全貌。实际的音乐信号是各种速率不同的复合波，其中包括速率转换、瞬态响应等动态指标。故高质量的放大器有时还注明互调失真、瞬态失真、瞬态互调失真等参数。( l)互调失真(IMD)：将互调失真仪输出的125Hz与lkHz的简谐信号合成波，按4:1的幅值输入到被测量的放大器中，从额定负载上测出互调失真系数。(2)瞬态失真(TIM)：将方波信号输入到放大器后，其输出波形包络的保持能力来表达。如放大器的转换速率不够，则方波信号即会产生变形，而产生瞬态失真。主要反映在快速的音乐突变信号中，如打击乐器、钢琴、木琴等，如瞬态失真大，则清脆的乐音将变得含混不清。(3)瞬态互调失真：将3.15kHz的方波信号与15kHz的正弦波信号按峰值振幅比4:1混合，经放大器后，新增加全部互调失真的产物有效值与原来正弦振幅的百分比。如放大器采用深度大回环负反馈，瞬态互调失真一般较大，具体反映出声音呆滞、生硬、无临场感；反之，则声音圆滑、细腻、自然。 为了定量表示失真的大小，我们把输出信号各次谐波电压有效值的总和同基次波电压有效值的比，用百分数表示，叫做功率放大器的谐波失真，或失真度，它可以通过失真度测量议直接测量出来，一般功率放大器的失真在7%以下，高传真功率放大器的失真度在1%以下，10%以上的失真，人耳可以分辨出来。1.6 频率响应 在振幅允许的范围内l放大器能重放声音的频率范围。在额定的频率范围内，输出电压幅度的最大值与最小值之比，以分贝数(dB)来表示其不均匀度。普通功放的频率响应为20Hz-20kHz约(+/-)l-3dB；优质功放的频率响应为20Hz-20kHz约+/-0.1dB。 我们知道不同乐器或不同的人发出的声音都不是由单一频率信号组成，而是由各种频率成分构成的频谱所组成的，一个乐队既有发声频率较低的乐器，又有发声频率较高的乐器，演奏起来占有很宽的频谱，听起来是十分悦耳的，这一频谱范围可以接近整个音频范围，即20Hz-20KHz,如果用功率放大器来放音，那就要求功率放大器对每一频率成份的信号都具有相同的放大倍数，这时听起来才同真正乐队演奏具有同样的效果，如果高音频的放大倍数小了，听起来就会感觉到声音发闷，含混不清;如果低音频的放大倍数小了，听起来就显得单调，缺乏浑厚的感觉。 我们用频率响应（简称频响）这个指标来衡量功率放大器对不同信号放大倍数的均匀程度，当然我们希望功率放大器对整个音频信号的放大倍数完全相同，事实上，由于晶体管高频特性、耦合电容等的影响，功率放大器只对一般频率的音频信号的放大倍数才是相同的，对频率很低或很高的放大倍数都会减少，一般功率放大器的频率响应在100Hz-10Kz 加减2dB 范围内，高传真功率放大器的频率响应可以达到20Hz-20Kz1.7 音调控制范围 声音中最强与最弱的比值，用 dB表示。例如一个乐队的动态范围为90dB，这意味着最弱部分的功率比最响部分的低90dB。动态范围是功率之比，与声音的绝对水平无关。如前所述，人耳的动态范围从0到130dB。自然界各种声音的动态范围的变化也是很大的。一般语言信号大约只有2045dB，有些交响乐的动态范围可达30130dB或更高。但由于一些因素的限制，音响系统的动态范围很少能达到乐队的动态范围。录音装置的内在噪音决定了可能录制的最弱音，而系统的最大信号容量(失真水平)限制了最强的音。一般把声音信号的动态范围定为100dB， 有音调控制的功率放大器，能对高、低音进行提升或衰减，为衡量提升的能力引入了音调控制范围的概念，低音控制范围一般指在输入100Hz信号时，低音控制电位器对这个信号输出电压的控制范围，并用分贝表示，在输入5KHz或10KHz信号时高音控制电位器对这个信号输出电压的控制范围。 1.8 信噪比 功率放大器额定输出电压与无信号输入时实测噪声电压比称为信号噪声比，简称信噪比，通常以分贝数来表示。信噪比：301og(额定输出电压噪声电压)普通功效的信噪比约6O-90dB；专业级功效信噪比要求大于100dB。信噪比线路中某一参考点的信号功率与无信号时固有的噪音功率之比值，用 dB表示。例如，某磁带录音座的信噪比为50dB，即输出信号功率比噪音功率大50dB。信噪比数值越高，噪音越小。国际电工委员会对信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63dB，后级放大器大于等于86dB，合并式放大器大于等于63dB。合并式放大器信噪比的最佳值应大于90dB；收音头：调频立体声之50dB，实际上以达到70dB以上为佳；磁带录音座之56dB(普通带)，但经杜比降噪后信噪比有很大提高。如经杜比 B降噪后的信噪比可达65dB，经杜比 C降噪后其信噪比可达72dB(以上均指普通带)；激光唱机的信噪比可达90dB以上，高档的更可达l10dB以上。 功率放大器接通电源，不输入信号，距离功率放大器较近的时候，可以听到轻微的噪声，功率放大器的噪声有两类：一类是有规律的低频哼哼声，这是交流电源引起的交流声;还有一类是沙沙声，这是晶体管本身的噪声引起的。 当有输出信号的时候，噪声就被信号掩盖了，在功率功率放大器输出功率大收听者一般距扬声器远一些，所以噪声大一些也影响不大，小功率功率放大器输出功率小，收听者距扬声器较近，所以要求噪声小，用信号噪声比（简称信噪比或信杂比）来衡量功率放大器噪声的实际效果是很有效的。第二章 功率放大电路概述本章讨论的问题：功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源（直流）电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。功放电路的要求：1.Pomax 大，三极管极限工作；2.h = Pomax / PV 要高；3.失真要小2.1 功率放大电路的特点一、主要技术指标1.最大输出功率Pom功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率，表达式为PoIoUo。最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率2.转换效率 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。3.最大输出电压Uom二、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。晶体管集电极电流最大时接近ICM晶体管管压降最大时接近U（BR）CEO晶体管耗散功率最大时接近PCM如何选择功放管？要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施三、功率放大电路的分析方法采用图解法第三章 功率放大电路的组成3.1为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路图9.1.1小功率共射放大电路的输出功率和效率分析1.无输入信号作用时：直流电源提供的直流功率为ICQ VCC，即图中矩形ABCO的面积。集电极电阻RC的功率损耗为I2CQRC 即图中矩形QBCD的面积。晶体管集电极耗散功率为ICQ UCEQ即图中矩形AQDO的面积。2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波：直流电源提供的直流功率不变R/L(=RC/RL)上获得的最大交流功率P/Om为即图9.1.1中三角形QDE的面积负载电阻RL上所获得的功率PO仅为POm的一部分。3.结论：共射放大电路输出功率小，效率低（25），不宜作功放。3.2 变压器耦合功率放大电路1.电路2.工作原理：变压器原边线圈电阻可忽略不计，直流负载线 垂直于横轴且过(VCC ，0)。电源提供的功率为PVICQ VCC ，全部消耗在管子上。RL等效到原边的电阻为则可作出交流负载线在理想变压器的情况下，最大输出功率为在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波直流电源提供的功率不变：PVICQ VCC 电路的最大效率为: Pom / PV =50 3.实用的变压器功率放大电路希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也随之增大，从而提高效率。变压器耦合乙类推挽功率放大电路图9.1.3电路分析：无输入信号，二管截止有输入信号，二管交替导通重要概念：推挽同类型管子在电路中交替导通的方式称为“推挽”工作方式。重要概念：功率放大电路的分类在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。3.3 无输出变压器的功率电路Output Transformerless（OTL电路）用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百几千微法的电解电容器)，如图9.1.4。图9.1.4OTL电路1.电路结构特点：单电源供电。T1和T2特性对称2.工作原理分析：静态时：前级电路应使基极电位为VCC/2，发射结电位为VCC/2 ，故电容上的电压也VCC/2。工作时：T1和T2轮流导通，电路为射极跟随状态。3.OTL乙类功放电路存在的问题：OTL工作在乙类工作状态，会出现交越失真。4.问题：如何消除？（9.2.1解决）3.4 无输出电容的功率放大电路Output Capacitorless（OCL电路）1.电路图图9.1.5OCL电路2. 电路结构特点：双电源供电,T1和T2特性对称3.工作原理分析：静态时: T1和T2均截止，输出电压为零。工作时: T1和T2交替工作，正、负电源交替供电，输出与输入之间双向跟随。重要概念：互补不同类型的二只晶体管交替工作，且均组成射极输出形式的电路称为“互补”电路；二只管子的这种交替工作方式称为“互补”工作方式。3.5 桥式推挽功率放大电路 Balanced Transformerless（BTL电路）图9.1.6BTL电路1.电路结构特点：单电源供电，四只管子特性对称2.工作原理分析：静态时，四只晶体管均截止，输出电压为零。工作时，当ui>0时 ，T1和T4导通，T2和T3 截止，负载上获得正半周电压；当ui<0时 ，T2和T3导通，T1和T4 截止，负载上获得负半周电压。因而负载上获得交流功率小结：1.功率放大电路是在电源电压确定的情况下，以输出最大不失真的信号功率各具有尽可能高的转换效率为组成原则，功放管常常工作在尽限应用状态。2.低频功放电路有变压器耦合乙类推换电路、OTL电路、OCL电路和BTL电路。复习：1.功放电路的性能指标：最大输出电压、最大输出功率和效率 2.功放电路的分类：甲类、乙类、甲乙类、丙类和丁类 变压器耦合、OTL、OCL和BTL第四章 互补功率放大电路目前使用最广泛的功放是OTL电路和OCL电路本节主要掌握：功放电路的组成原则掌握OCL的工作原理、特点。4.1 OCL电路的组成及工作原理一、电路组成1.电路结构特点：乙类互补功率放大电路如图9.2.1所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。图9.2.1 乙类互补功率放大电路2.工作原理分析：当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。 当输入信号处于负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。 于是两个三极管一个正半周、一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。如图9.2.2所示。(a) 波形图(动画17-1) (b) 交越失真(动画17-2)图9.2.2乙类互补功率放大电路波形的合成 严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。3.如何消除交越失真可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图9.2.3所示。 (a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置图9.2.3甲乙类互补功率放大电路4.2 OCL电路的输出功率及效率1最大不失真输出功率Pomax设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为 2电源功率PV直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。显然PV 近似与电源电压的平方成比例。 3三极管的管耗PT电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然 将PT画成曲线，如图9.2.4所示。显然，管耗与输出幅度有关，显然管耗与输出幅度有关，图17.05中画阴影线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最大值。可用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生在Vom=0.64VCC处，将Vom=0.64VCC代入PT表达式，可得PTmax为 对一只三极管 图9.2.4乙类互补功率放大电路的管耗4效率当Vom = VCC 时效率最大，=/4 =78.5。 4.3 OCL电路中晶体管的选择一、最大管压降 UCEmax=2VCC 二、集电极最大电流三、集电极最大功耗在查阅手册选择晶体管时，应使极限参数BUCEO2VCCICMVCC/RLPCM0.2Pom 例9.2.1在图9.2.2所示电路中已知VCC 15V，输入电压为正弦波，晶体管的饱和管压降UCES 3V，电压放大倍数约为1，负载电阻RL 4欧，（1）求解负载上可能获得的最大功率和效率（2）若输入电压最大有效值为8V，则负载上能够获得的最大功率为多少解（1）（2）因为UOUi，所以UOm8V。最大输出功率小结：1.功放的输入信号幅值较大。分析时应采用图解法。（1）求出功放电路负载上可能获得的交流电压的幅值，（2）求出功放电路负载上可能获得的最大交流功率（3）求出电源提供的直流平均功率（4）求出转换效率2.OCL电路为直接耦合功率电路，为了消除交越失真，应工作在甲乙类状态。9.3功率放大电路的安全运行（略）9.3.1功放管的二次击穿9.3.2功放管的散热问题第五章 集成功率放大电路OTL、OCL和BTL电路均有各种不同电压增益多种型号的集成电路。只需外接少量元件，就可成为实用电路。本节主要掌握集成功放的电路组成，工作原理、主要性能指标和典型运用。5.1 集成功率放大电路分析图9.4.1LM386内部电路原理图1. LM386是一种音频集成功放，具有功耗小，电压增益可调节，电源电压范围大，外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。一、LM386内部电路1.电路2.电路分析第一级差分放大电路（双入单出）第二级共射放大电路（恒流源作有源负载）第三级OTL功放电路输出端应外接输出电容后再接负载。电阻R7从输出端连接到T2的发射极形成反馈通道，并与R5和R6构成反馈网络，引入深度电压串联负反馈。二、LM386的电压放大倍数1.当引脚1和8之间开路时Uf=UR5+UR6Ui/2 2.当引脚1和8之间外接电阻R时3.当引脚1和8之间对交流信号相当于短路时图9.4.2LM386的外形和引脚的排列4.在引脚1和5之间外接电阻，也可改变电路的电压放大倍数结论：电压放大倍数可以调节，调节范围为20200。三、LM386引脚图5.2 集成功率放大电路的主要性能指标（略）5.3 集成功率放大电路的应用一、集成OTL电路的应用1.LM386外接元件最少的用法电路如图9.4.3静态时输出电容上电压为VCC /2最大不失真输出电压的峰峰值为电源电压VCC 最大输出功率为图9.4.4 LM386电压增益最大的用法输入电压有效值2.LM386电压增益最大的用法电路如图9.4.4引脚1和引脚8接10uF电解电容器，1和8之间交流短路。3.LM386的一般用法电路如图9.4.5引脚1和引脚5接电阻，也可改变电压放大倍数。结论：学完本节，能根据给定的电压放大倍数、最大输出电压设计功放电路。二、集成OCL电路的应用TDA1521的基本接法电路图如图9.4.6TDA1521为2通道OCL电路，可作为立体声扩音机左、右两个声道的功放。最大输出功率Pom12W最大不失真输出电压Uom 9.8V三、集成BTL电路的应用TDA1556为2通道BTL电路。可作为立体声扩音机左，右两个声道的功放。电路如图9.4.7TDA1556的基本接法小结：1.OTL、OCL和BTL均有不同性能的集成电路，只需外科少量元件，就可成为实用电路。2.在集成功放电路中均有保护电路，以防止功放管过流、过压，过损耗或二次击穿。第六章 基本放大电路的分析方法6.1 放大电路的静态分析 放大电路的静态分析有计算法和图解分析法两种。6.1.1 静态工作状态的计算分析法 根据直流通路可对放大电路的静态进行计算 (03.08) IC=b IB (03.09)VCE=VCCICRc (03.10) IB、IC和VCE这些量代表的工作状态称为静态工作点，用Q表示。 在测试基本放大电路时，往往测量三个电极对地的电位VB、VE和VC即可确定三极管的工作状态。6.1.2 静态工作状态的图解分析法 放大电路静态工作状态的图解分析如图03.08所示。图03.08 放大电路静态工作状态的图解分析 直流负载线的确定方法： 1. 由直流负载列出方程式VCE=VCCICRc 2. 在输出特性曲线X轴及Y轴上确定两个特殊点¾¾VCC和VCC/Rc,即可画出直流负载线。 3. 在输入回路列方程式VBE =VCCIBRb 4. 在输入特性曲线上，作出输入负载线，两线的交点即是Q。 5. 得到Q点的参数IBQ、ICQ和VCEQ。 例3.1：测量三极管三个电极对地电位如图03.09所示，试判断三极管的工作状态。 图03.09 三极管工作状态判断 例3.2：用数字电压表测得VB =4.5 V 、VE =3.8 V 、VC =8 V，试判断三极管的工作状态。 电路如图03.10所示图03.10 例3.2电路图 6.2 放大电路的动态图解分析6.2.1交流负载线 交流负载线确定方法： 1. 通过输出特性曲线上的Q点做一条直线，其斜率为1/RL'。 2. RL'= RLRc，是交流负载电阻。 3. 交流负载线是有交流输入信号时，工作点Q的运动轨迹。 4. 交流负载线与直流负载线相交，通过Q点。 图03.11 放大电路的动态工作状态的图解分析 6.2.2交流工作状态的图解分析 动画    图03.12 放大电路的动态图解分析（动画3-1） 通过图03.12所示动态图解分析，可得出如下结论： 1. vi®­ vBE®­ iB®­ iC®­ vCE®¯ |-vo| ­； 2. vo与vi相位相反； 3. 可以测量出放大电路的电压放大倍数； 4. 可以确定最大不失真输出幅度。 (3) 最大不失真输出幅度 波形的失真 饱和失真由于放大电路的工作点达到了三极管的饱和区而引起的非线性失真。 截止失真由于放大电路的工作点达到了三极管的截止区而引起的非线性失真。   放大电路的最大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度，需要： 1. 工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位； 2. 要有合适的交流负载线。  (4) 非线性失真 放大器要求输出信号与输入信号之间是线性关系，不能产生失真。 由于三极管存在非线性，使输出信号产生了非线性失真。 非线性失真系数的定义：在某一正弦信号输入下，输出波形因非线性而产生失真，其谐波分量的总有效值与基波分量之比，用THD表示，即 (5) 输出功率和功率三角形 放大电路向电阻性负载提供的输出功率: 在输出特性曲线上，正好是三角形DABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。要想Po大，就要使功率三角形的面积大，即必须使 Vom 和Iom 都要大。图03.15 功率三角形 63 三极管的低频小信号模型 (1) 模型的建立 1. 三极管可以用一个模型来代替。 2. 对于低频模型可以不考虑结电容的影响。 3. 小信号意味着三极管在线性条件下工作，微变也具有线性同样的含义。 三极管的低频小信号模型如图03.16所示。图03.16 双极型三极管h参数模型 （2) 模型中的主要参数 rbe三极管的交流输入电阻 根据二极管的方程式 对于三极管的发射结 b'相当基区内的一个点，b才是基极。所以其动态电导为 reb'VT / iE re=reb'|QVT /IEQ=26 mV/ IEQ rbe|Q= rbb' +(1+b) VT / iE300 W+(1+b)26 mV/ IEQ （03.11）对于小功率三极管rbb 300 W，高频管rbb' 50W相当于基区的体电阻。 b ib输出电流源 表示三极管的电流放大作用。反映了三极管具有电流控制电流源CCCS的特性。 (3) h参数 三极管的模型也可用网络方程导出。三极管的输入和输出特性曲线如下： ，称为输入电阻，即 rbe。 ，称为电压反馈系数。 ，称为电流放大系数，即b。 ，称为输出电导，即1 / rce。h参数的物理含义见图03.17和图03.18。图03.17 h11和h12的意义 h参数都是小信号参数，即微变参数或交流参数。 h参数与工作点有关，在放大区基本不变。 h参数都是微变参数，所以只适合对交流小信号的分析 图03.18 h21和h22的意义 (4) h参数微变等效电路简化模型 简化的三极管h参数模型，如图03.19所示。图中作了两处忽略 h12反映三极管内部的电压反馈，因数值很小，一般可以忽略。 h22=1/rce具有电导的量纲，与电流源并联时，因分流极小，可作开路处理。图03.19 三极管简化h参数模型 64共射组态基本放大电路微变等效电路分析法 (1) 共射组态基本放大电路 共发射极交流基本放大电路如图03.20（a）所示。 Rb1和Rb2系偏置电阻。 C1是耦合电容，将输入信号vi耦合到三极管的基极。 Rc是集电极负载电阻。 Re是发射极电阻，Ce是Re的旁路电容。 C2是耦合电容，将集电极的信号耦合到负载电阻RL上。 Rb1、Rb2、Rc和Re处于直流通路中，如图03.20（b）。RC 、RL相并联，处于输出回路的交流通路之中。 (a) 共