甲乙类互补对称功率放大电路分析

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,,,*,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

2、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 动画演示和原理表达,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,,,,,,,,,,,+V,CC,－V,CC,+,－,u,i,u,o,+,－,R,L,,T,1,NPN,T,2,PNP,0,0,

3、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局部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,单击此进入交越失真原理演示,u,i,t,0,,,,,,t,0,i,B,,,,,,,,,,,,,,,u,BE,/V,i,B,/,A,0,,0.5,,,t,,,,,,t,灰色

4、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i,B,产生。,交越失真,,硅管的门坎电压,静态工作点Q,u,i,t,0,,,,,,,,,,,,,,+V,CC,－V,CC,+,－,u,i,u,o,+,－,R,L,,T,1,NPN,T,2,PNP,0.5V以下(即灰色区域)不产生,i,B,。,iB不是完好的半个正弦波。,,在be间输入信号,,二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路OCL,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,+,－,,,,,,,,,,+V,CC,－V,CC,u,i,u,o,+

5、,－,R,L,,T,1,NPN,T,2,PNP,,,,,D,1,T,3,,,D,2,,R,e3,R,c3,,,2、消除交越失真原理,,u,BE,/V,i,B,/,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T,1,、T,2,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,u,i,加至基极时，管子能立即导通放大。所以在静态时应有,U,BE1Q,= U,BE2Q,稍大于,0.5V.,,,+,－,,,,,,,,,,+V,CC,－V,CC,u,i,u,o,+,－,R,L,,T,1,NPN,T,2,PNP,,

6、,,,D,1,T,3,,,D,2,,R,e3,R,c3,,,,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D,1,、D,2,和三极管T,3,就起到了这种作用,.,当,u,i,=0,时,电路处于静态,三极管 T,3,导通 ( 因为是PNP),D,1,、D,2,也导通,有电流通过D,1,、D,2,。,,u,BE,/V,i,B,/,A,0,,0.5,,,u,i,=0,,,,,D,1,、D,2,产生电压,这个电压是直接加在T,1,、T,2,的基极上并被两

7、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U,BEQ,就会稍大于0.5V。,继续,本页完,+,－,+,－,+,－,,通过增加了D,1,D,2,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。,,,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 如以下图。,新参加的电路其实是一个分压式偏置电路,只要调整R*1改变T4

8、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,+,－,,,,,,,,,,+V,CC,－V,CC,+,－,R,L,,T,1,NPN,T,2,PNP,,,T,3,,,,R,e3,R,c3,,,,R*,1,R,2,,,,,T,4,+,－,+,－,+,－,u,i,u,o,,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,+,－,,,,,,,,,,+V,CC,－V,C

9、C,+,－,R,L,,T,1,NPN,T,2,PNP,,,T,3,,,,R,e3,R,c3,,,,R*,1,R,2,,,,,T,4,+,－,+,－,+,－,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P,o,，,管耗P,T,，电源输出功率 P,V,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,。,u,i,u,o,,,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,+,－,,,,,,,,,,+V

10、,CC,－V,CC,+,－,R,L,,T,1,NPN,T,2,PNP,,,T,3,,,,R,e3,R,c3,,,,R*,1,R,2,,,,,T,4,+,－,+,－,+,－,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，且本钱较高，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,以降低本钱和减少电路的复杂性。,本页完,u,i,u,o,,三、甲乙类单电源互补对称功率放大电路OTL1.根本电路2.工作原理(1)Q点确实定,三、甲乙类,单,电源互补对称放大电路(,

11、OTL,),,可以去除“-VCC〞的关键是电路中参加了此电容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、根本电路,单击此进入OTL原理演示,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,K,D,2、工作原理,OTL 是 Output Transformerless( 无输出变压器 〕的缩写,,C,(1)静态工作点Q确实定,

12、,+,－,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R,1,、R,2,改变T,1,、T,2,的工作点使U,K,=V,CC,/2(,使T,1,、T,2,工作状态一样),V,CC,/2,u,i,=0,时，R,1,、R,2,分压使T,3,、D,1,、D,2,导通, D,1,、D,2,的导通可以令T,1,、T,2,处于微导通状态。,,同时电源,+V,CC,通过,T,1,对输出电容C充电,使其左+右－。,,(2),交流工作过程,v,i,<0时,,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,

13、,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,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、根本电路,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,+,－,V,CC,/2,u,i,t,0,,,,,,,,u,c1,t,0,,,,,,,T,1,正偏导通,T,2,反偏截止,,继续,u,o,t,0,,,,,,,i,L,,,(2),交流工作过程和输出电容C的作用。,u,i,< 0,(,输入信号的负半周),T,1,导通 。,T,1,导通一方面对输出电容C充电,

14、补充损失的电量 , 另一方面向负载 R,L,输出电流,i,L,(,向负载输出功率P,o,) 。,本页完,,,v,i,>0时,,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,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、根本电路,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,+,－,V,CC,/2,u,i,t,0

15、,,,,,,,,u,c1,t,0,,,,,,,T,2,反偏截止,T,2,正偏导通,继续,u,o,t,0,,,,,,,i,L,,,,,,,,,,,,,,,(2),交流工作过程和输出电容C的作用。,u,i,>0,(,输入信号的正半周),T,2,导通。,T,2,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 R,L,, 形成电流,i,L,,,同时向负载输出功率P,o,。,本页完,,,输出电容C工作分析,,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b

16、,2,,,C,e,C,1,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、根本电路,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,+,－,V,CC,/2,u,i,t,0,,,,,,,,u,c1,t,0,,,,,,,继续,u,o,t,0,,,,,,,i,L,,,,,,,,,,,,,T,2,反偏截止,T,2,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

17、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、根本电路,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,+,－,V,CC,/2,,,(3),静态Q点的稳定过程,电路中R,2,与T,1,、T,2,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,U,K,↑→,U,B3,↑→,U,C3,↓→,U,K,↓,,,,,,通过负反响把UK稳定下来,使其根本不受温度的影响。,,,,,,

18、,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,K,D,,C,,,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、根本电路,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,+,－,V,CC,/2,,计算输出功率P,o,,,管耗P,T,,电源输出功率P,V,和效率, ,必须先分析推挽管T,1、,T,2,的CE极等效电源电压的大小.,继续,本

19、页完,3、电路的分析计算,因为U,K,=V,CC,/2，因此每只管CE极的等效电源电压只有V,CC,的一半，所以在分析 计算电路各量时 ，只需把V,CC,/ 2 代替乙类 OCL各式中的V,CC,,即可得出OTL电路的各量值。,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,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、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL),1、根本电路,三、甲乙

20、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,+,－,V,CC,/2,,OTL,电路公式一览表,继续,本页完,3、电路的分析计算,P,o,1,2,= — · —,U,2,om,,R,L,,1,8,P,om,,— · —,V,2,CC,,R,L,,,P,V,=,U,V,R,L,om,CC,p,,P,Vm,=,2p,R,L,V,2,CC,2,p,U,om,V,CC,— · —,,=,,m,=,p,/4,P,T1m,= — ·,1,,2,——,V,CC,2,4R,L,P,T1m,om,ç,ç,è,æ,-,=,=,4,U,U,V,R,2,P,2,P,om

21、,2,om,CC,L,1,T,T,2p,ç,ç,è,æ,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,K,D,,C,,,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,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),

22、4、OTL根本电路的缺陷,三、甲乙类,单,电源互补对称放大电路(,OTL,),,继续,本页完,,u,i,t,0,,,,,,,,,,,,,,u,D,不变,,,u,be1,=,u,b1, -,,u,e1,,的增大受到限制,i,b1,,反过来限制了,i,b1,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(=V,CC,),,i,b1,增加致使b,1,点的电压,u,b1,下降。,假设D点的电位随着ib1增加而上升 , 那么 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。

23、,u,RC3,,i,b1,u,k,= u,e1,,,u,b1,,,,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,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),4、OTL根本电路的缺陷,三、甲乙类,单,电源互补对称放大电路(,OTL,),,继续,本页完,,C,3,—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

24、乎,保持不变,,,即,U,C3,=,恒量 ,这样使D点电位的上升成为可能。,5、自举电路的作用,,R,3,,,,,,C,3,,自举电路由R,3,和C,3,组成,元件的作用如下：,U,D,R3 — 把D 点与电源VCC隔分开来,使得D点的电位可以变化。,,,,,,,,,+V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,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、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL)

25、,4、OTL根本电路的缺陷,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,,R,3,,,,,,C,3,,自举电路的工作过程：,U,C3,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在工作过程中根本保持恒量。,+,－,U,D,=U,K,+U,C3,U,D,,因为,U,C3,是常量,所以,U,K,升高时,U,D,亦跟着上升 ,这样就有效地解决了,U,b1,下降的问题。,,,+V,CC,,,R,c3,K,D,,,,,C,3,U,C3,恒量,U,D,,U,K,+,－,+,－,U,K,,,,,,,,,,+

26、V,CC,u,i,u,o,R,L,,T,1,T,2,,,,,D,1,,D,2,,R,c3,R,e3,,,,,,T,3,,,,,,R,2,R,1,b,3,b,1,b,2,,,C,e,C,1,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根本电路的缺陷,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,,R,3,,,,,,C,3,,U,D,因为,D,点电压是依靠电路本身的电容,C,3,抬高的,所以称为自举。,自举电路的工作过程：,由图可得出:,U,D,=U,K,

27、+U,C3,因为,U,C3,是常量, 所以,U,K,升高时,U,D,亦跟着上升 ,这样就有效地解决了,U,b1,下降的问题。,自举电路还可参考本教材P293?自举电路?一节。,,,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,,以以下图是SHM1150Ⅱ型集成功率放大器的内部构造和外部接线图。,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,完毕,,,,,,,,,1,3,+,-,u,i,6,8,10,u,O,R,L,-V,EE,+V,CC,SHM1150Ⅱ,,Thank You !,不尽之处，恳请指正！,