3.7 功率放大电路在线视频

下面讲第三章第七节

功率放大电路

什么情况下要用功率放大电路呢

当负载需要一定的功率去驱动的时候

这时候一般的放大电路

可能不能提供那么大的功率

这时候就要用功率放大电路了

那么功率放大电路也简称为功放

它的输出能够输出一定的功率

用于推动负载

它是一种特殊的放大电路

在选用功率放大电路的时候

首先要看它的性能指标

由于它的输出功率

主要是等于输出电压

和输出电流的有效值的乘积

所以第一个指标就是最大输出电压Uom

那么输出电压最大值越大

它输出的功率才可能越大

第二个性能指标是最大输出电流Iom

Iom越大

那么输出的功率也可能是越大

第三个指标就是最大输出功率Pom

这个指标也是最重要的

衡量功放的一个指标

在功放实际应用的时候

它的输出功率大

所以人们就特别关心它的效率的问题

那第四个指标就是效率η

η等于Pom比上PV

这儿PV是电源消耗的功率

通常效率越高

那么功放的性能也越好

也就是说在输出同样的功率的情况下

电源消耗的功率如果越小

那么它的效率就越高

功率放大电路

根据它的结构的不同可以分为三类

第一类称为OTL

OTL功率放大电路

是称为无输出变压器的功率放大电路

它的输出端不是通过变压器耦合

而是通过电容来耦合的

所以称它为OTL功放

第二种是OCL功放

那么它的输出端没有电容来耦合

既不采用变压器

也不采用电容来耦合

而是用直接耦合的方式来输出的

第三种是BTL功放

BTL功放也称为桥式推挽功放

那么它的输出是通过四个晶体管

来组成一个电桥来输出的

那下面我们来具体看一下它们的结构

最左边的是OTL电路

我们可以看到这个电路

是用单电源VCC来供电的

然后输出端是通过电容来耦合的

然后它的电路的组成里头有两个管子

T1和T2

这一对管子是一对互补的管子

然后这个电路它的特点我们可以看到

它用单电源供电

总的效率相对比较高

但是它用电容耦合

所以它的低频特性会差

也就是说直流的或者低频的信号

不容易通过这个电路来输出

另外由于用电容耦合也不便于做集成电路

中间这个电路是OCL电路

我们看到它也是用一对晶体管来组成的

这一对管子也是互补的管子

那这时候它的供电电源是两个

一个正VCC 一个负VCC

所以它是用双电源来供电的

但是它的输出没有采用电容耦合

而是直接耦合输出的

所以它的特点是采用双电源供电

效率相对比较高

另外它的低频特性好 利于集成

最右边的这个是BTL电路

我们可以看到它采用了四个晶体管

然后是两对互补的管子来组成

它有两个输入端

然后两个输出端

然后接负载RL

另外它还有一个特点

就是采用单电源的方式供电

所以对于这个电路

我们也可以看到它的特点

就是采用单电源供电

然后效率相对于OCL电路来讲稍微低一些

另外它的低频特性也比较好

因为采用的是直接耦合的方式

也利于做成集成电路

功率放大电路

也可以根据它内部的晶体管的工作方式

来分为不同的类型

可以分为三类

甲类 乙类和甲乙类

如果它内部的晶体管

在信号的整个周期内

都处于线性工作状态

也就是放大状态的话

那么这时候就称它为甲类

如果它内部的晶体管只工作在半周

那我们就称它为乙类

而如果晶体管工作的时间多于半个周期

那我们就称它为甲乙类

对于甲类的工作模式

最典型的就是共射放大电路

我们可以看到对于共射放大电路来讲

这个晶体管它始终处于线性的工作状态

这时候这种工作模式的功放

它的特点就是效率会低一些

因为晶体管始终工作会消耗能源

但是因为它始终处于线性的工作状态

所以输出不会有失真

也就是没有交越失真

乙类的例子就是OCL电路

那么在OCL电路中采用了一对晶体管

T1和T2

它们是一对互补的管子

这两个管子

分别在信号的正半周和负半周导通

所以只工作在半周

于是就称它为乙类

那么这个电路它工作在乙类

所以它的特点就是整个的这个电路

它的效率相对高一些

另外还有一个特点就是

这个电路没有给它设置静态工作点

因此两个管子在静态的时候都不导通

当信号比较小的时候

两个管子也都无法正常的放大信号

于是这个电路在信号小的时候

就会存在所谓的交越失真

那么怎么样来消除交越失真呢

那关键就是要给它设置一个

合适的静态工作点

甲乙类的电路就可以做到

例如这个电路

我们可以在晶体管T1和T2的基极

通过电阻和二极管

来给它设置一定的静态电压

让T1和T2在静态的时候就处于导通的状态

这样来消除交越失真

但是由于T1和T2静态的时候就导通了

所以它们除了在各自的半周导通以外

在另外的一个半周信号小的时候

它仍然还可以导通一点时间

所以它的导通时间会超过半周

所以称它为甲乙类

这个电路它的特点就是效率中等

也就是说它的效率比OCL电路

就是中间这个电路稍微要低一些

因为它设置的这个静态的电路R2

二极管等等

它们会消耗一定的能源

另外这个电路它的特点就是没有交越失真

功率放大电路

也可以跟其它的放大电路

一起组合成一个总的放大电路

而且可以做成集成的

那这时候就成为集成功放

那么集成功放有一些例子

比如说通用的音频功放LM386

还有一些特殊的音频的功放

那么它们的功率从几瓦到100瓦不等

另外还有就是功率小一些的耳机的功放

一般它的功率会小于1瓦

另外还有一些特大功率的功放

比如说PA04

它的这个输出功率最大可以达到400瓦

下面我们就举一些集成功放应用的例子

主要是看这些集成功放

用于什么样的类型的功放

首先看这个电路

这是一个音频的功放LM386

组成的一个集成的功放

那么它组成一个功率放大电路

用于驱动一个扬声器发声

那这个电路是属于我们前面讲过的

三种功放中的哪一种呢

是属于OTL OCL或者是BTL呢

下面我们首先来看一下

LM386是一个单电源供电的集成功放

那么它的电源是正VCC

另外我们看到它的输出

是通过电容耦合来驱动这个扬声器负载的

这时候我们可以看到它的输出端

是阻容耦合的方式

从这两点我们可以看出来

这个功率放大电路是属于OTL电路

再来看一个例子

这个方框中的集成功放

里头总共有两个A1和A2

这时候这两个功放把它联合起来应用

从它的输入端输入信号的时候

分别从A1和A2的输入端输入进来

那么这是一种差分的输入方式

另外从输出端来看

我们可以看到

它的负载分别接在两个功放的输出端

这样也是一种差分的输出方式

那这时候我们可以看到

这种连接的电路的方式

它属于BTL的方式

因为它的输入是差分输入

输出也是

再来看一个例子LM4755

这个集成功放它内部有两个功放

A和B

它们可以单独应用

它们的输入端可以分别输入信号

比如说音频的左右声道的信号

而输出端可以分别驱动两个扬声器

这时候应用的时候

我们可以看到集成功放

是用单电源9伏来供电的

然后它的输出

是通过电容耦合输出给负载的

所以从它的这个形式来看

是属于OTL的电路

这个功放在应用的时候

因为是单电源供电

所以它的静态设置的时候

有一个偏置电路设置为4.5伏

也就是它的同相端设置在4.5伏

那这样的话

它的输出端静态的时候也是4.5伏

它内部的两个功放A和B

也可以联合起来应用

这时候输入信号只有一个

这个信号首先通过一个同相的跟随器

输入到上面这个功放

然后再通过一个反相器反相以后

再输入下面这个功放

那这时候这个信号

就转换成了一对差分信号输入进来

然后在它的输出端

扬声器是分别接在这两个功放的输出端

是采用的一种差分输出的方式

所以从这个形式来讲

它是属于BTL电路

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