资源简介

【课题】
4.2常用低频功率放大器
【教学目的】
1．会识读OTL、OCL功放电路的电路图。
2．理解OCL和OTL功放电路的工作原理。
3．理解产生交越失真原因、掌握消除交越失真的方法。
4．会计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。
5．了解功放器件的选用及安全使用常识。
【教学重点】
1．OCL和OTL功放电路组成、主要元件的作用及工作原理。
2．消除交越失真的方法。
3．计算OCL、OTL功放电路的最大输出功率。
4．功放器件的选用及安全使用常识。
【教学难点】
产生交越失真的原因及消除方法。
OCL功放电路主要元件的作用及工作原理。
OTL功放电路主要元件的作用及工作原理。
【教学参考学时】
4学时
【教学方法】
讲授法、分组讨论法。
【教学过程】
一、引入新课
复习低频功率放大器的分类。
二、讲授新课
4.2.1 OCL功率放大器
一、未设偏置电路的OCL功放电路
1．电路组成特点
（1）由一对特性参数基本相同，导电类型不同的功放管V1（NPN管）和V2（PNP管）组成的射极输出器构成，如图4.2所示。
（2）电路输出端采用直接耦合。
（3）电路采用双电源供电。
（4）电路未设置偏置电路，静态时两功放管均处于截止状态，即电路工作在乙类状态。
2．电路工作原理
（1）静态时，由于V1和V2特性相同，供电电源对称，使功放管发射极到地的电压，即中点电位VA=0，功放管V1、V2均截止，电路中无功率损耗。
（2）当输入交流信号vi为正半周期时, V1正偏导通，V2反偏截止, 信号经V1管放大，V1管集电极电流ic1流经负载RL，在RL上形成输出电压vo的正半周，如图4.3（教材图4.6）所示，其电流方向如图4.2中箭头所示。
（3）当vi为负半周时,V1反偏截止,V2正偏导通, 信号经V2管放大，V2管集电极电流ic2流经RL，在RL上形成输出电压vo的负半周，电流方向与正半周相反。
因此，在输入信号变化一个周期内，V1、V2交替半周导通，犹如一推一挽，在负载上合成完整的信号波形。
3．电路存在交越失真
（1）交越失真
输出波形在正、负半周的交替处产生失真称为交越失真，如图4.3所示。
（2）产生交越失真的原因
电路未设置偏置电路，功放管因静态电流为零，处于截止状态。在输入信号vi 小于死区电压时，三极管不能导通，造成两功放管在输出信号的正、负半周交接处（零点附近）电压为零，产生波形失真。
（3）克服交越失真的方法：给功放管设置适当的直流偏置，使其静态时处于微导通状态，即工作于甲乙类状态，如图4.4（教材图4.7）所示。电路中接入二极管V3和V4的目的就是给功放管V1和V2加入直流偏置，消除电路的交越失真。
二、加有偏置电路的OCL功放电路
1．电路组成特点
在图4.3所示电路的基础上增加了：
（1）激励管（推动管）V5——起电压放大作用，推动功放管工作。
（2）R1——V5管的集电极电阻，可将V5放大的电流信号转换为电压信号。
（3）V3、V4、R1和R2——构成V1、V2的偏置电路，使电路工作于甲乙类状态，其目的是克服交越失真。
（4）R2——V1管的发射极负反馈电阻，起稳定静态工作点和改善输出信号失真的作用。
2．工作原理
（1）在vi的正半周（瞬时极性见图），V5输出负极性信号，V1反偏截止，V2正偏导通，信号经V2放大后，形成信号电流iC2，并在RL两端产生负半周输出信号电压vo，V2的直流电源由–Vcc提供。
（2）在vi 的负半周，V5输出正极性信号，V1正偏导通，V2反偏截止，信号经V1放大后形成信号电流iC1，在RL两端产生正半周输出信号电压vo，V1的直流电源由Vcc提供。
3．OCL功放电路的输出功率和效率
（1）OCL功放电路最大输出功率
（2）由于功放管静态时有微小的偏置电流，所以其最大效率略低于乙类。
4.2.2 OTL功率放大器
OCL功放电路具有低频响应好、便于集成化的优点，但需要两个独立的电源，在实际应用中不太方便。OTL功放电路采用单电源供电，是一种常用的功放电路。
1．电路组成
OTL功放电路如图4.5所示，其组成特点及元件的主要作用如下：
（1）V1、RP1、R1、R2、R3、R5和C2组成激励级：起电压放大作用，推动功放管工作。其中C2是中和电容，防止电路产生高频自激。
（2）可调电阻RP1作用：①给激励管V1发射结提供正向偏置电压；②调节电路中点电压，使两功放管发射极公共点（A点）电位为电源电压的一半，即为 ；③起电压并联负反馈作用，既可稳定静态工作点又能稳定输出信号的幅度。
（3）V3和V4：起功率放大作用。
（4）二极管V2和可调电阻RP2的作用：给功放管提供适当的直流偏置，使其工作在甲乙类工作状态，消除电路的交越失真。
（5）电路与负载之间的连接采用电容耦合。输出耦合电容C5的作用：①耦合输出信号；②因电路采用单电源供电，在V3截止时兼作V4的电源。
（6）C3、R6组成电源退耦电路，其主要作用滤除电源中的各种干扰信号。
（7）电容器C4和电阻R4组成自举电路，其主要作用改善输出波形的失真。
2．电路工作原理
在vi 的负半周（瞬时极性见图4.5），V1输出正极性信号，V3正偏导通，V4反偏截止，信号经V3放大后形成信号电流iC3，经C5耦合，在RL两端产生正半周输出信号电压vo。同时，电源经V3对C5充电。
在vi的正半周，V1输出负极性信号，V3反偏截止，V4正偏导通，C5经V4向RL放电，C5起到负电源的作用，信号经V4放大后，形成信号电流iC4，并在RL两端产生负半周输出信号电压vo。
3．OTL功放电路的最大输出功率
4.2.3 功放器件的选用和安全使用常识
1．功放管的选用
（1）OCL功放电路：
（2）OTL功放电路：
（3）对于OCL和OTL功放电路，功放管选用时应注意配对原则。
2．功放管安全使用常识
（1）功放管在使用的过程中，必须采用相应的散热措施。
（2）在更换功放管时，除考虑配对原则外，还应先检查其前级推动电路或负载是否存在故障，以免更换功放器件后再次损坏。
（3）不能把两个功放管的金属外壳或散热片未经绝缘措施就直接安装到散热板（或片）上，以免造成短路。
（4）为保护功放管，在开、关功放电路的电源之前，要把功放电路的音量调至最小。
（5）不能在功放电路通电的情况下连接音箱线。
三、课堂小结
1．比较OCL和OTL功放电路组成、工作原理及最大输出功率的同异。
2．交越失真的产生和消除方法。
3．功放管选用及安全使用常识。
四、课堂思考
P102思考与练习题1、2、3。
五、课后练习
P108 一、填空题：5~7；二、判断题：1、3、4；三、选择题：5、6；四、技能实践题：2；五、计算题。
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交越失真
图4.3
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