常用低頻功率放大器.doc

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第4章 低頻功率放大器 【課題】 4.2常用低頻功率放大器 【教學(xué)目的】 1．會(huì)識(shí)讀OTL、OCL功放電路的電路圖。 2．理解OCL和OTL功放電路的工作原理。 3．理解產(chǎn)生交越失真原因、掌握消除交越失真的方法。 4．會(huì)計(jì)算OCL、OTL功放電路的最大輸出功率。 5．了解功放器件的選用及安全使用常識(shí)。 【教學(xué)重點(diǎn)】 1．OCL和OTL功放電路組成、主要元件的作用及工作原理。 2．消除交越失真的方法。 3．計(jì)算OCL、OTL功放電路的最大輸出功率。 4．功放器件的選用及安全使用常識(shí)。 【教學(xué)難點(diǎn)】 1． 產(chǎn)生交越失真的原因及消除方法。 2． OCL功放電路主要元件的作用及工作原理。 3． OTL功放電路主要元件的作用及工作原理。 【教學(xué)參考學(xué)時(shí)】 4學(xué)時(shí) 【教學(xué)方法】 講授法、分組討論法。 【教學(xué)過程】 一、引入新課 復(fù)習(xí)低頻功率放大器的分類。 二、講授新課 4.2.1 OCL功率放大器 一、未設(shè)偏置電路的OCL功放電路 1．電路組成特點(diǎn) （1）由一對(duì)特性參數(shù)基本相同，導(dǎo)電類型不同的功放管V1（NPN管）和V2（PNP管）組成的射極輸出器構(gòu)成，如圖4.2所示。 （2）電路輸出端采用直接耦合。 （3）電路采用雙電源供電。 Vcc （4）電路未設(shè)置偏置電路，靜態(tài)時(shí)兩功放管均處于截止?fàn)顟B(tài)，即電路工作在乙類狀態(tài)。 2．電路工作原理 Vcc （1）靜態(tài)時(shí)，由于V1和V2特性相同，供電電源對(duì)稱，使功放管發(fā)射極到地的電壓，即中點(diǎn)電位VA=0，功放管V1、V2均截止，電路中無功率損耗。 交越失真 圖4.3 （2）當(dāng)輸入交流信號(hào)vi為正半周期時(shí), V1正偏導(dǎo)通，V2反偏截止, 信號(hào)經(jīng)V1管放大，V1管集電極電流ic1流經(jīng)負(fù)載RL，在RL上形成輸出電壓vo的正半周，如圖4.3（教材圖4.6）所示，其電流方向如圖4.2中箭頭所示。 （3）當(dāng)vi為負(fù)半周時(shí),V1反偏截止,V2正偏導(dǎo)通, 信號(hào)經(jīng)V2管放大，V2管集電極電流ic2流經(jīng)RL，在RL上形成輸出電壓vo的負(fù)半周，電流方向與正半周相反。 因此，在輸入信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi)，V1、V2交替半周導(dǎo)通，猶如一推一挽，在負(fù)載上合成完整的信號(hào)波形。 3．電路存在交越失真 （1）交越失真 輸出波形在正、負(fù)半周的交替處產(chǎn)生失真稱為交越失真，如圖4.3所示。 （2）產(chǎn)生交越失真的原因 電路未設(shè)置偏置電路，功放管因靜態(tài)電流為零，處于截止?fàn)顟B(tài)。在輸入信號(hào)vi 小于死區(qū)電壓時(shí)，三極管不能導(dǎo)通，造成兩功放管在輸出信號(hào)的正、負(fù)半周交接處（零點(diǎn)附近）電壓為零，產(chǎn)生波形失真。 （3）克服交越失真的方法：給功放管設(shè)置適當(dāng)?shù)闹绷髌?，使其靜態(tài)時(shí)處于微導(dǎo)通狀態(tài)，即工作于甲乙類狀態(tài)，如圖4.4（教材圖4.7）所示。電路中接入二極管V3和V4的目的就是給功放管V1和V2加入直流偏置，消除電路的交越失真。 二、加有偏置電路的OCL功放電路 1．電路組成特點(diǎn) 在圖4.3所示電路的基礎(chǔ)上增加了： （1）激勵(lì)管（推動(dòng)管）V5——起電壓放大作用，推動(dòng)功放管工作。 （2）R1——V5管的集電極電阻，可將V5放大的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 （3）V3、V4、R1和R2——構(gòu)成V1、V2的偏置電路，使電路工作于甲乙類狀態(tài)，其目的是克服交越失真。 （4）R2——V1管的發(fā)射極負(fù)反饋電阻，起穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)和改善輸出信號(hào)失真的作用。 2．工作原理 （1）在vi的正半周（瞬時(shí)極性見圖），V5輸出負(fù)極性信號(hào)，V1反偏截止，V2正偏導(dǎo)通，信號(hào)經(jīng)V2放大后，形成信號(hào)電流iC2，并在RL兩端產(chǎn)生負(fù)半周輸出信號(hào)電壓vo，V2的直流電源由–Vcc提供。 （2）在vi 的負(fù)半周，V5輸出正極性信號(hào)，V1正偏導(dǎo)通，V2反偏截止，信號(hào)經(jīng)V1放大后形成信號(hào)電流iC1，在RL兩端產(chǎn)生正半周輸出信號(hào)電壓vo，V1的直流電源由Vcc提供。 3．OCL功放電路的輸出功率和效率 （1）OCL功放電路最大輸出功率 （2）由于功放管靜態(tài)時(shí)有微小的偏置電流，所以其最大效率略低于乙類。 4.2.2 OTL功率放大器 OCL功放電路具有低頻響應(yīng)好、便于集成化的優(yōu)點(diǎn)，但需要兩個(gè)獨(dú)立的電源，在實(shí)際應(yīng)用中不太方便。OTL功放電路采用單電源供電，是一種常用的功放電路。 1．電路組成 OTL功放電路如圖4.5所示，其組成特點(diǎn)及元件的主要作用如下： （1）V1、RP1、R1、R2、R3、R5和C2組成激勵(lì)級(jí)：起電壓放大作用，推動(dòng)功放管工作。其中C2是中和電容，防止電路產(chǎn)生高頻自激。 （2）可調(diào)電阻RP1作用：①給激勵(lì)管V1發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓；②調(diào)節(jié)電路中點(diǎn)電壓，使兩功放管發(fā)射極公共點(diǎn)（A點(diǎn)）電位為電源電壓的一半，即為 ；③起電壓并聯(lián)負(fù)反饋?zhàn)饔?，既可穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)又能穩(wěn)定輸出信號(hào)的幅度。 （3）V3和V4：起功率放大作用。 （4）二極管V2和可調(diào)電阻RP2的作用：給功放管提供適當(dāng)?shù)闹绷髌?，使其工作在甲乙類工作狀態(tài)，消除電路的交越失真。 （5）電路與負(fù)載之間的連接采用電容耦合。輸出耦合電容C5的作用：①耦合輸出信號(hào)；②因電路采用單電源供電，在V3截止時(shí)兼作V4的電源。 （6）C3、R6組成電源退耦電路，其主要作用濾除電源中的各種干擾信號(hào)。 （7）電容器C4和電阻R4組成自舉電路，其主要作用改善輸出波形的失真。 2．電路工作原理 在vi 的負(fù)半周（瞬時(shí)極性見圖4.5），V1輸出正極性信號(hào)，V3正偏導(dǎo)通，V4反偏截止，信號(hào)經(jīng)V3放大后形成信號(hào)電流iC3，經(jīng)C5耦合，在RL兩端產(chǎn)生正半周輸出信號(hào)電壓vo。同時(shí)，電源經(jīng)V3對(duì)C5充電。 在vi的正半周，V1輸出負(fù)極性信號(hào)，V3反偏截止，V4正偏導(dǎo)通，C5經(jīng)V4向RL放電，C5起到負(fù)電源的作用，信號(hào)經(jīng)V4放大后，形成信號(hào)電流iC4，并在RL兩端產(chǎn)生負(fù)半周輸出信號(hào)電壓vo。 3．OTL功放電路的最大輸出功率 4.2.3 功放器件的選用和安全使用常識(shí) 1．功放管的選用 （1）OCL功放電路： （2）OTL功放電路： （3）對(duì)于OCL和OTL功放電路，功放管選用時(shí)應(yīng)注意配對(duì)原則。 2．功放管安全使用常識(shí) （1）功放管在使用的過程中，必須采用相應(yīng)的散熱措施。 （2）在更換功放管時(shí)，除考慮配對(duì)原則外，還應(yīng)先檢查其前級(jí)推動(dòng)電路或負(fù)載是否存在故障，以免更換功放器件后再次損壞。 （3）不能把兩個(gè)功放管的金屬外殼或散熱片未經(jīng)絕緣措施就直接安裝到散熱板（或片）上，以免造成短路。 （4）為保護(hù)功放管，在開、關(guān)功放電路的電源之前，要把功放電路的音量調(diào)至最小。 （5）不能在功放電路通電的情況下連接音箱線。 三、課堂小結(jié) 1．比較OCL和OTL功放電路組成、工作原理及最大輸出功率的同異。 2．交越失真的產(chǎn)生和消除方法。 3．功放管選用及安全使用常識(shí)。 四、課堂思考 P102思考與練習(xí)題1、2、3。 五、課后練習(xí) P108 一、填空題：5~7；二、判斷題：1、3、4；三、選擇題：5、6；四、技能實(shí)踐題：2；五、計(jì)算題。