低頻功率放大器模塊四188課題一OTL功率放大電路的安裝與檢測課題二用LM386構(gòu)成的集成功率放大電路189的安裝與檢測課題一OTL功率放大電路的安裝與檢測190學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解功率放大電路的特性和類型，能估算功率放大電路的輸出功率。2.理解交越失真的概念，以及消除交越失真的方法。3.掌握OTL功率放大電路的工作原理，能按工藝要求安裝、檢測OTL功率放大電路，并排除簡單故障。191任務(wù)引入在實際應(yīng)用中，放大電路的輸出信號必須能驅(qū)動一定的負(fù)載，例如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、數(shù)據(jù)或圖像顯示、電動機(jī)轉(zhuǎn)動等，所以多級放大電路必須有一個能輸出一定功率的輸出級。這類主要用于向負(fù)載提供足夠大功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。功放中使用半導(dǎo)體三極管作為主要器件，稱為功率放大管，簡稱功放管。本任務(wù)的內(nèi)容就是完成OTL功放電路的安裝與檢測。192一、功率放大電路的類型1.按靜態(tài)工作點位置分類（1）甲類功率放大電路功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在放大區(qū)中間，在輸入信號的整個周期內(nèi)都處于放大狀態(tài)。其具有輸出信號失真小但轉(zhuǎn)換效率低的特點。193相關(guān)知識（2）乙類功率放大電路功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在放大區(qū)與截止區(qū)的交界處偏于截止區(qū)的一側(cè)，僅在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通。輸出只有半波信號，需要使用兩個功放管組合起來交替工作，合成出一個完整的全波信號。其具有轉(zhuǎn)換效率高但失真大的特點。（3）甲、乙類功率放大電路功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在放大區(qū)與截止區(qū)的臨界點上，靜態(tài)時功放管處于微導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通時間略大于輸入信號的半個周期且小于一個周期。此類功放具有較高的轉(zhuǎn)換效率且失真小，是應(yīng)用非常廣泛的一種類型。1942.按輸出端耦合方式分類按功率放大電路輸出端耦合方式不同，可分為變壓器耦合功率放大電路、無輸出變壓器功率放大電路（OTL電路）和無輸出電容器功率放大電路（OCL電路）。早期的功率放大電路常采用變壓器耦合方式，利用其阻抗變換特性使負(fù)載獲得最大功率，但由于變壓器體積大、笨重、頻率特性差，且不便于集成化，因此已很少應(yīng)用。OTL和OCL電路都不使用輸出變壓器，且都有集成電路，在電子產(chǎn)品中應(yīng)用較廣泛。195二、OTL功率放大電路1.電路組成及工作原理OTL功率放大電路也稱單電源供電乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路，如圖所示。

其中VT1是NPN型管，VT2是PNP型管，兩管特性對稱，接成射極輸出形式，輸出電阻小，能直接與低阻抗負(fù)載匹配。大容量的電容器C既是輸出耦合電容器，同時又可充當(dāng)VT2的等效直流電源。196OTL功率放大電路靜態(tài)時，前級電路應(yīng)使基極對地電位

VB=VCC/2，由于VT1和VT2特性對稱，所以發(fā)射極對地電位

VA也是

VCC/2，通常把該點電位稱為中點電位。此時VT1和VT2都處于截止?fàn)顟B(tài)，IBQ=ICQ=0，此時電路為乙類功率放大電路。輸入信號為正半周期時，VT1導(dǎo)通，VT2截止，電源

VCC

通過VT1向電容器充電，電流流過負(fù)載，如上圖中實線所示。輸入信號為負(fù)半周期時，VT2導(dǎo)通，VT1截止，電容器C經(jīng)過VT2向負(fù)載放電，如上圖中虛線所示。197功放管VT1和VT2交替工作，在負(fù)載上獲得由正、負(fù)半周期組合成的完整輸出波形。耦合電容器C在工作過程中不斷地充放電，但因電容量足夠大，所以兩端電壓基本維持在

VCC/2。忽略功放管的飽和壓降，負(fù)載可獲得的最大功率為1982.實用的OTL功放電路（1）交越失真及其消除方法OTL功放電路工作在乙類狀態(tài)，由于三極管導(dǎo)通電壓的存在，輸出信號會在正、負(fù)半周期的交界處產(chǎn)生失真，稱為交越失真。交越失真波形如圖所示。199交越失真波形消除交越失真的方法是給功放管的發(fā)射結(jié)加上很小的正向偏置電壓，使其在靜態(tài)時處于微導(dǎo)通狀態(tài)，這樣輸入信號一旦加入，功放管立即進(jìn)入線性放大區(qū)，從而克服了交越失真。如圖所示電路為實用的OTL功放電路，其中R5和二極管VD就是為消除交越失真而設(shè)置的。調(diào)節(jié)RP可以調(diào)節(jié)功放管的靜態(tài)工作點。二極管VD的正向壓降隨溫度升高而降低，因此對功放管還能起到一定的補(bǔ)償作用。200201

實用的OTL功放電路（2）復(fù)合管的應(yīng)用在實際應(yīng)用中，為了提高放大電路的性能，特別是電流放大系數(shù)，有時會把兩個以上的三極管按一定方式連接起來構(gòu)成復(fù)合管作為功放管。連接時以小功率管作為輸入管，大功率管作為輸出管，如圖所示。202幾種典型的復(fù)合管形式復(fù)合管的電流放大系數(shù)

β

約等于兩只管

β1

、β2

的乘積，即β=β1

β2復(fù)合管的組成原則如下：1）應(yīng)保證復(fù)合管中每一只三極管的各極電流都有合適的通路，并且都工作在放大狀態(tài)。2）應(yīng)將第一只三極管的集電極或發(fā)射極電流作為第二只三極管的基極電流。3）復(fù)合管的導(dǎo)電類型由第一只三極管的類型決定。203三、OCL功率放大電路OCL功率放大電路也稱雙電源供電乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路，如圖所示。204OCL功率放大電路OCL與OTL電路原理很相似，區(qū)別有以下兩點：1.OTL電路中的輸出耦合電容器起負(fù)電源的作用，如果用一個負(fù)電源取代它，就構(gòu)成了OCL電路。2.OCL電路采用直接耦合方式，所以低頻響應(yīng)優(yōu)于OTL電路，而且更便于集成化。忽略功放管的飽和壓降，負(fù)載可獲得的最大功率為205四、功放管的安全使用為了保證功放管的安全工作，在實際電路中，常采用一些保護(hù)措施，以防止功放管過電壓、過電流和過功耗。1.功放管的散熱降低功放管結(jié)溫的常見措施是安裝散熱器。在電氣絕緣允許的情況下，可以把功放管直接安裝在金屬機(jī)箱或金屬底板上。若功放管集電極（管殼）與散熱器之間需要絕緣，可墊入薄云母片或?qū)Ｓ媒^緣導(dǎo)熱膜，并于各接觸面之間涂以硅脂（一種導(dǎo)熱絕緣材料）。必要時可加大散熱器或采用強(qiáng)制風(fēng)冷，這樣散熱效果會更好。2062.功放管的保護(hù)（1）限制輸入、輸出幅度在功放管的輸入、輸出端并聯(lián)保護(hù)二極管或穩(wěn)壓二極管，如圖所示。VZ1、VZ2可限制輸入信號幅度，VZ3~VZ6可限制輸出信號幅度。207功放管的保護(hù)（2）對感性負(fù)載進(jìn)行相位補(bǔ)償為了防止由于接入感性負(fù)載而使功放管出現(xiàn)過電壓或過電流現(xiàn)象，可在感性負(fù)載（如揚聲器）兩端并接RC串聯(lián)電路，這稱為相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。它由小阻值的電阻器R和大容量的電容器C構(gòu)成，這樣，一旦功放管的輸出信號發(fā)生突然變化，感性負(fù)載產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢就會加到補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)兩端，起到緩解作用，避免了對功放管的沖擊。208五、功放管的選擇選擇功放管的主要依據(jù)是功率放大器的最大輸出功率

Pom

和電源電壓

VCC，并且和功率放大器的類型有關(guān)。功放管工作在大信號放大狀態(tài)，流入功放管的電流iB

、iC，加在功放管上的電壓

uBE

、uCE

都在很大范圍內(nèi)變化，但是必須限制在極限參數(shù)范圍內(nèi)，如圖所示。209功放管的安全工作區(qū)課題二用LM386構(gòu)成的集成功率放大電路的安裝與檢測210學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解集成功率放大器的典型應(yīng)用。2.能正確識讀集成功率放大器的引腳及其功能。3.能正確完成由LM386構(gòu)成的集成功率放大電路的安裝與檢測。211任務(wù)引入集成功率放大器簡稱集成功放，其內(nèi)部電路一般包含前置級、中間激勵級、偏置電路等，有的還包含完善的保護(hù)電路，因此，具有較高的可靠性。集成功放廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、電視機(jī)、開關(guān)功率電路、伺服放大電路中。本任務(wù)使用音頻集成功放LM386構(gòu)成功率放大電路，并完成電路的安裝與檢測。212一、音頻集成功放LM386簡介1.LM386的主要參數(shù)電源電壓范圍：4~12V；靜態(tài)電流：4~8mA；輸出功率（VCC=6V，RL=8Ω）：325mW；頻帶寬度：300kHz。213相關(guān)知識2.LM386的引腳排列音頻集成功放LM386為8腳雙列直插式塑料封裝結(jié)構(gòu)，其引腳排列如圖b所示。214音頻集成功放LM386的外形與引腳排列a）外形b）引腳排列二、LM386典型應(yīng)用實例如圖所示為用LM386組成的功放電路，是LM386的典型應(yīng)用電路之一。215用LM386組成的功放電路

引腳6接正電源，輸出端5接250μF的電容器C1和負(fù)載RL，構(gòu)成OTL功放電路。輸入信號經(jīng)可調(diào)電阻器RP接到同相輸入端3，反相輸入端2接地。由于揚聲器為感性負(fù)載，容易產(chǎn)生高頻自激振蕩和過電壓，因此在輸出端5并接由R1、C2串聯(lián)組成的校正電路，使整個負(fù)載接近電阻性。引腳7所接電容器C4為紋波旁路電容器，用以消除直流電源中的紋波分量。C5為退