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4.1.1 功放电路基础知识(4课时)


二、OCL功率放大电路
1. 互补对称式推挽OCL电路
(1)电路结构 OCL: 输出端无 电容
互补对称:
采用NPN及PNP对管
双电源供电,IBQ=0 输入输出采用直接耦合 互补对称式射极输出电路
1. 互补对称式推挽OCL电路
(2)工作原理
静态时: 中点电位为0
两管零偏,截止(乙类)
+VCC
V 1
i c1
场效应管的分类
N沟道 P沟道 N沟道 P沟道
增强型 耗尽型 增强型 耗尽型
绝缘栅场效应管
(MOSFET)
FET分类:
结型场效应管
(JFET)
1. 结型场效应管
(1)结型场效应管的结构(以N沟道为例)
漏极d
-
- d
g
栅极g
- d
g
-
p+
p+
-
s N沟道
-
s P沟道
N
源极 s
-
(2)工作原理
无外加电压时,存在沟道 ①当uGS=0时,导电沟道最宽, id=IDSS(饱和电流)
一、功率放大电路概述
什么是功率放大器?
在电子系统中,模拟信号被放大后,往往要去推动一 个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针 偏转等。 推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大 功率的放大器称为功率放大器。
例: 扩音系统
信 号 提 取
电 压 放 大
功 率 放 大
1. 功放电路的特点与基本要求
uGS= 0V =0V
g
p+
p+
VDD
uuGS = -1V GS=-1V
uGS = -2V uGS= -3V
VGG
s
u
DS
设:UGS(off)= -3V
四个区:
(a)可变电阻区
可变电阻区
i D (mA)
恒流区
uGS= 0V
(预夹断前)。
(b)恒流区也称饱和
击穿区
uGS = -1V uGS = -2V uGS= -3V
u
DS
区(预夹断 后)。
恒流区的特点: △ iD /△ uGS = gm ≈常数 即: △ iD = gm △ uGS (放大原理) (c)夹断区(截止区)。
截止区
(d)击穿区。
(2)转移特性曲线: iD=f( uGS )│uDS=常数 可根据输出特性曲线作出移特性曲线。 例:作uDS=10V的一条转移特性曲线:
(1)特点
以输出足够大的功率为主要目的
大信号输入,动态工作范围大
通常采用图解分析方法 分析的主要指标:输出功率、效率、非线性失真等
(2)基本要求 足够大的输出功率 效率高 非线性失真小 功放管采取散热等保护措施
2. 功放电路的分类
(a)甲类工作状态
(b)乙类工作状态
iC
0
iC
Q
iC
IB=0
iC
Q
t
0
uCE
0
t0
uCE
IB=0
(c) 甲乙类工作状态
iC
iC
Q
IB=0
0
t0
uCE
分类演示
3. 低频功放的主要性能指标
(1)最大输出功率POm
P om U
om
(2)效率η
输出 功率
´
I om 2
2 1 U 2
om
I om
Po PV
电源提 供功率
(3)非线性失真系数THD
1 2 2 THD I m 2 I m 3 I m1 1 2 2 U m 2 U m 3 U m1
(4)交越失真与OCL实用电路 交越失真:
ui 输入信号必须大于三极 管发射结的死区电压才 导通,所以输出波形正 负半周交界处产生失真
t
uo
交越失真
t
解决办法: 静态时,使 V1、V2处于 微导通状态(甲乙类)
失真演示
(4)交越失真与OCL实用电路 OCL实用电路:
V1和V2基极偏置由IC3在 VD1、VD2、RP上产生的 电压降提供。
ui
动态时: (设ui为正弦波)
ui 正半周: V1导通,V2截止 ui 负半周: V1截止,V2导通- Nhomakorabeauo
ic2 V 2
RL
VCC
一个周期内,两只管子轮流导通,在负载上得到一 个完整的正弦波。
(3)图解分析
iC
1
分析演示
UCES
Q VCC
UCES
uCE
Uom
iC
2
负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES≈ VCC
动态时: (设ui为正弦波)
ui 正半周:
ui 负半周:
V1导通,V2截止,电容Co充电
V1截止,V2导通,电容相当于电源
1. 互补对称式推挽式OTL电路 (3)实用电路
电路组成及工作原理:
无信号时,C2上充得的电压为
1/2VCC(视为恒压源),相当于
V2、V3供电为1/2Vcc
电路分析:
思考与自学
在漏源间加电压uDS ,令uGS =0 由于uGS =0,所以导电沟道最宽。 ①当uDS=0时, iD=0。 ②uDS↑→iD ↑ →靠近漏极处的耗尽层加宽, 沟道变窄,呈楔形分布。 ③当uDS ↑,使uGD=uG S- uDS=UP时, 在靠漏极处夹断——预夹断。 ④uDS再↑,预夹断点下移。 预夹断前, uDS↑→iD ↑。 预夹断后, uDS↑→iD 几乎不变。
d d d
id iidd
g
p+ p+ p+ p+ N N
p+ p+ p+
VDD VDD DD
s s
(3)栅源电压uGS和漏源电压uDS共同作用 iD=f( uGS 、uDS),可用两组特性曲线来描绘。
3、 结型场效应管的特性曲线 (1)输出特性曲线: iD=f( uDS )│uGS=常数
d
id
i D (mA)
ddd
②uGS必须为负电压, uGS的大小可控制id的大小
当│uGS│↑到一定值时 ,沟道 会完全合拢。id=0
定义: 夹断电压UGS(off)——使导电沟道 完全合拢(消失)所需要的栅源 电压uGS。
VGG VGGVGG
g g g
p+ p+ p+
p+ p+ p+
NNN
s s s
(2)漏源电压对沟道的控制作用
项目四 功放电路的制作与调试
本次课主要内容



功率放大电路概述 OCL功率放大电路 OTL功率放大电路 场效应管基础知识
新课引入
1.项目三电路制作与调试情况总结 2.已学放大电路特点总结
3.本项目说明
自学内容与思考
一、什么是功率放大电路?特点?对功率放大电路的基 本要求? 二、按照三极管静态工作点状态不同,功率放大电路有 哪几类?各有什么特点?(在输入信号的一个周期 内,三极管状态如何?失真与效率?) 三、 功放的主要性能指标? 四、什么是OCL?电路结构?特点?(静态?动态?) 五、什么是OTL?电路结构?特点?(静态?动态?)
VD1、VD2具有温度补偿 VD1、VD2、RP支路不能开路
三、OTL功率放大电路
1. 互补对称式推挽OTL电路
(1)电路结构
乙类互补对称式推挽式OCL电路
乙类互补对称式推挽式OTL电路
1. 互补对称式推挽OTL电路
(2)工作原理
静态时: 调整Rp,使得中点电位为Vcc/2 两管零偏,截止(乙类)
1. 图中所示为什么器件?具体属 于那种类型?
2. 该器件的工作特性如何? 3. 该器件的典型工作电路分析? 4. 使用该器件比用三极管有什么 优势?
5. 图中所示功率放大电路工作 原理分析?
四、场效应管基础知识(P73)
三极管简称BJT,有两种载流子参与导电,是一种电流 控制器件(iB~ iC)。 场效应管(简称FET),仅由多数载流子参与导电, 是一种电压控制电流器件( uGS~ iD )。 FET的特性: 输入电阻极高,噪声低,温度特性好,制造工艺简单, 便于大规模集成,广泛应用于集成电路中。
i D (mA) i D (mA)
4 3 2 1
uGS= 0V uGS= -1V uGS= -2V uGS= -3V
u
DS (V)
4 3 2 1
u
10V
-4 -3 -2 -1 0
GS
(V)
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