3甲乙类互补对称功率放大电路.ppt

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1、封面,西藏嘎拉错,甲乙类互补功率放大电路,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。,本页完,引言,返回,学习要点,本 节 学 习 要 点 和 要 求,甲乙类双电源互补对称功率放大电路OCL,甲乙类OCL的电路特点及作用,甲乙类OCL的工作过程,甲乙类OTL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的交越失真 动画演示和原理叙述,一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真,甲乙类互

2、补对称功率放大电路,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,继续,本页完,单击此进入交越失真原理演示,+0.5V,-0.5V,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,0.5V以下(即灰色

3、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称功率放大电路OCL1.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,本页完,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,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,+,RL,T1

4、 NPN,T2 PNP,D1,T3,D2,Re3,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。,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,+,+,+,通过增加了D1

5、D2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.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,T4,+,+,+,4.电

6、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,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,自行参考第二节的内容,这里不再赘述。,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,T4,+,+,+,4、

7、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的复杂性。,本页完,三、甲乙类单电源互补对称功率放大电路OTL1.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、

8、基本电路,单击此进入OTL原理演示,2、工作原理,OTL 是 Output Transformerless(无输出变压器）的缩写,(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,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

9、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,T1正偏导通,T2反偏截止,继续,iL,(2)交流工作过程和输出电容C的作用。,ui 0(输入信号的负半周)T1 导通。T1 导通一方面对输出电容C充电,补充损失的电量,另一方面向负载 RL 输出电流iL(向负载输出功率Po)。,本页完,vi0时,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),单击此进入OTL原理演示,2、工作原理,+,VCC

10、/2,T2反偏截止,T2正偏导通,继续,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,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),单击此进入OTL原理演示,2、工作原理,+,VCC/2,继续,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,

11、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。,3.电路的

12、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。,OTL公式一览表,一、乙类互补对称功率放大电

13、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,m=p/4,PT1m 0.2Pom,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,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

14、电流、电压和输出功率受到限制,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,ub1,5.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,

15、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,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。,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,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

16、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。,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,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,返回,结束,再见,再见,