甲乙类互补对称功率放大电路分析

会计学1甲乙类互补对称功率放大电路分析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。本页完引言返回第1页/共23页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第2页/共23页一、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补对称功率放大电路+VCC－VCC+－uiuo+－RLT1NPNT2PNP00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。本页完第3页/共23页交越失真图解一、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00继续本页完单击此进入交越失真原理演示uit0+0.5V-0.5Vt0iBuBE/ViB/A00.5tt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Quit0+VCC－VCC+－uiuo+－RLT1NPNT2PNP0.5V以下(即灰色区域)不产生iB。iB不是完整的半个正弦波。在be间输入信号第4页/共23页二、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+－+VCC－VCCuiuo+－RLT1NPNT2PNPD1T3D2Re3Rc32、消除交越失真原理uBE/ViB/A00.5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.第5页/共23页+－+VCC－VCCuiuo+－RLT1NPNT2PNPD1T3D2Re3Rc3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/ViB/A00.5ui=0D1、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。第6页/共23页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+－+VCC－VCC+－RLT1NPNT2PNPT3Re3Rc3R*1R2T4+－+－+－uiuo第7页/共23页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+－RLT1NPNT2PNPT3Re3Rc3R*1R2T4+－+－+－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,这里不再赘述。uiuo第8页/共23页电路缺陷分析一、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+－RLT1NPNT2PNPT3Re3Rc3R*1R2T4+－+－+－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的复杂性。本页完uiuo第9页/共23页三、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、基本电路单击此进入OTL原理演示+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD2、工作原理OTL是OutputTransformerless(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/2ui=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－。第10页/共23页(2)交流工作过程vi<0时+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD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C+－VCC/2uit0uc1t0T1正偏导通T2反偏截止继续uot0iL(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)。本页完第11页/共23页vi>0时+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD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C+－VCC/2uit0uc1t0T2反偏截止T2正偏导通继续uot0iL(2)交流工作过程和输出电容C的作用。ui>0(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。本页完第12页/共23页输出电容C工作分析+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD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C+－VCC/2uit0uc1t0继续uot0iLT2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。本页完第13页/共23页(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。+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KDC第14页/共23页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。+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KDC第15页/共23页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、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/2OTL电路公式一览表继续本页完3、电路的分析计算Po12=—·—U2omRL18Pom—·—V2CCRLPV=UVRLomCCpPVm=2pRLV2CC2pUomVCC—·—=m=p/4PT1m=—·12——VCC24RLPT1m0.2Pomççèæ-==4UUVR2P2Pom2omCCL1TT2pççèæ+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KDC第16页/共23页+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD4.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uit0uD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ib1uk=ue1ub1第17页/共23页+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD5.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,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R3C3自举电路由R3和C3组成,元件的作用如下：UDR3—把D点与电源VCC隔离开来,使得D点的电位可以变化。第18页/共23页+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD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R3C3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+UC3UD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。+VCCRc3KDC3UC3恒量UDUK+－+－UK第19页/共23页+VCCuiuoRLT1T2D1D2Rc3Re3T3R2R1b3b1b2CeC1KD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R3C3UD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。第20页/共23页四.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SHM1150Ⅱ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13+-ui6810uORL-VEE+VCCSHM1150Ⅱ第21页/共23页再见再见第22页/共23页