【正文】 種輸出信號(hào)正、負(fù)半周交替過零處產(chǎn)生的非線性失真，稱為交越失真(crossover distortion)。為消除交越失真，可使用二極管或三極管偏置電路，使功率放大電路工作在近乙類的甲乙類方式下。常用的消除交越失真的簡(jiǎn)化互補(bǔ)功率放大電路有如下兩種：利用二極管提供偏置的互補(bǔ)對(duì)稱電路。擴(kuò)大電路。5 在乙類互補(bǔ)推挽功放中，晶體管耗散功率最大時(shí)，電路的輸出電壓是否也最大？ 答：不是。當(dāng)功放電路的時(shí)，管耗最大。當(dāng)功放電路的時(shí)，電路的輸出電壓最大。6 以運(yùn)放為前置級(jí)的功率放大電路有什么特點(diǎn)？答：由于運(yùn)放的電壓增益，因而只要，則，所以輸出電壓不會(huì)產(chǎn)生交越失真。 7 常用的功率器件有哪些，各有什么特點(diǎn)？選擇功率器件要考慮哪些因素？答：達(dá)林頓管、功率VMOSFET和IGBT功率模塊。功率MOSFET的特點(diǎn)有：（1）MOSFET是電壓控制型器件，因此在驅(qū)動(dòng)大電流時(shí)無需推動(dòng)級(jí)，電路相對(duì)較簡(jiǎn)單；（2）輸入阻抗很高，達(dá)108Ω以上；（3）工作頻率范圍寬，開關(guān)速度高（因?yàn)槎鄶?shù)載流子導(dǎo)電，沒有開關(guān)存儲(chǔ)效應(yīng)，開關(guān)時(shí)間為幾十到幾百納秒），開關(guān)本身損耗?。唬?）有相對(duì)優(yōu)良的線性區(qū)，并且輸入電容比雙極型器件小得多，所以交流輸入阻抗很高；IGBT是MOSFET和BJT技術(shù)的混合物。從結(jié)構(gòu)上講，IGBT類似具有另一附加層的功率MOSFET。因此，IGBT有MOSFET的驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)，也有功率BJT在高電壓使用情況下良好的驅(qū)動(dòng)能力。選擇功率器件應(yīng)從功率管的極限工作電流、極限工作電壓、最大管耗、散熱、防止二次擊穿、降低使用定額和保護(hù)措施等方面來考慮。 8 什么是熱阻？如何估算和選擇功率器件所用的散熱裝置？ 答：散熱條件的優(yōu)劣常用“熱阻”表示，熱阻定義如下：式中T1是熱源的溫度，T2是環(huán)境溫度，P是熱源消耗的功率。通俗地理解，就是熱源消耗1W的功率，會(huì)使它的溫度上升多少度。所以，熱阻小，說明散熱條件好；熱阻大，說明散熱條件差。換一句話說，同樣消耗1W的功率，熱阻小的三極管溫升小，熱阻大的三極管溫升大。因此，熱阻大的三極管不允許耗散太大的功率。為了減小功率管的熱阻，常需要給三極管加裝散熱片。例如：三極管3AD30，不加散熱片時(shí)允許管耗10W；加入一定面積的散熱片后，允許管耗可達(dá)30W。因此功率放大管加裝散熱片是非常必要的。功率器件所用的散熱片估算。小功率管不用散熱器，等效熱阻為：大功率管加散熱器后，等效熱阻為：TJ是管子的結(jié)溫，Ta是環(huán)境溫度，PCM是管耗。Rjc是管子的結(jié)到外殼的內(nèi)熱阻，Rca是外殼到空氣的熱阻，Rcs是外殼到散熱器的熱阻，Rsa是散熱器到空氣的熱阻。一般總有。Rsa與散熱器的材料（鋁、銅等）及散熱面積有關(guān)。并且散熱器垂直放置比水平放置散熱效果好。若低頻大功率管3AD1在環(huán)境溫度Ta =25186。C不加散熱器時(shí)，其最大允許管耗PCM =1W，已知3AD1的允許結(jié)溫TJ =85186。C，管子的內(nèi)熱阻Rjc = 186。C/W，試問若采用1201203mm3的鋁散熱器垂直放置時(shí)，允許耗散的功率為多少瓦？當(dāng)室溫升至50186。C時(shí)允許的耗散功率又為多少瓦？這些問題可以作出如下解析。 根據(jù)計(jì)算的散熱面積 S=120120=14400mm2=144cm2查手冊(cè)可知散熱器到空氣的熱阻為 Rsa = 186。C/W設(shè)三極管與散熱器間不加絕緣片時(shí)的熱阻Rcs = 186。C/W 則三極管的總熱阻 當(dāng)環(huán)境溫度為25186。C時(shí)， 當(dāng)環(huán)境溫度升為50186。C時(shí)， 主觀檢測(cè)題 。已知電源電壓Vcc=15V，RL＝8Ω， VCES≈0，輸入信號(hào)是正弦波。試問： (1) 負(fù)載可能得到的最大輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率最大值分別是多少？ (2) 當(dāng)輸入信號(hào)vi＝10sinωt V 時(shí)，求此時(shí)負(fù)載得到的功率和能量轉(zhuǎn)換效率。解：（1）(2) 當(dāng)輸入信號(hào)vi＝10sinωt V 時(shí) 兩管的管耗 ，假設(shè)運(yùn)放為理想器件，電源電壓為177。12V 。 (1) 試分析R2引入的反饋類型； (2) 試求AVf ＝Vo/Vi的值； (3) 試求Vi =sinwt V時(shí)的輸出功率Po，電源供給功率PE及能量轉(zhuǎn)換效率η的值。 解：（1）電壓并聯(lián)負(fù)反饋(2)(3) 兩管的管耗。已知 Vcc ＝12V ，RL＝8Ω，靜態(tài)時(shí)的輸出電壓為零，在忽略VCES的情況下，試問： (1) 電路的最大輸出功率是多少？ (2) T1和T2的最大管耗PT1m和PT2m是多少？ (3) 電路的最大效率是多少？(4) T1和T2的耐壓|V(BR)CEO|至少應(yīng)為多少？ (5) 二極管D1和D2的作用是什么？ 解：(1)(2)(3) (4)(5)靜態(tài)時(shí)給，提供適當(dāng)?shù)钠珘?，使之處于微?dǎo)通狀態(tài)，克服交越失真。 。 (1) 試分別標(biāo)出三極管T1～T4的管腳（b、c、e）及其類型(NPN 、 PNP)； (2) 試說明三極管T5的作用。 (3）試問，調(diào)節(jié)可變電阻R2將會(huì)改變什么？(4) VCC=12V，RL＝8Ω，假設(shè)晶體管飽和壓降可以忽略，試求Pom之值。 解：（1）根據(jù)電路圖中T1 ～T4管的連接結(jié)構(gòu)，T1和T2管采用 NPN 型晶體管， T3和T4管采用 PNP 型晶體管組成的復(fù)合管。 （2）圖中晶體管T電阻R3和R2構(gòu)成VBE擴(kuò)大電路，為功率管提供偏置電壓，克服交越失真。 （3）調(diào)節(jié)可變電阻會(huì)改變T5管C、E極間電壓，從而調(diào)節(jié)功率管，T的偏壓值。的偏置電壓。 （4） 。 (1) 為了克服交越失真，采用了由RR2和T4構(gòu)成的VBE擴(kuò)大電路，試分析其工作原理。 (2) 為了對(duì)輸出級(jí)進(jìn)行過載保護(hù)，圖中接有試說明三極管T5 、T6和RR4，試說明進(jìn)行過流保護(hù)的原理。 解：（1）由RR2和T4構(gòu)成的VBE擴(kuò)大電路，在靜態(tài)時(shí)，為T2和T3提供小電流偏置，能較好地克服交越失真，改變R1或R2可以靈活的調(diào)整偏置電壓，比用兩個(gè)二極管構(gòu)成的偏置電路使用方便。由圖可見，T2和T3基極間電壓為VCE4。此時(shí)，VBE4隨溫度變化，使電路具有溫度補(bǔ)償作用。(2) 為了對(duì)輸出級(jí)進(jìn)行過載保護(hù)，電路通過TT6和RR4實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。當(dāng)正向輸出電流Ie2超過額定時(shí)，R3上的壓降促使T5正向偏置，使T5由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，旁路了驅(qū)動(dòng)級(jí)向T2提供的基流，使輸出電流Ie2限制為從而達(dá)到過流保護(hù)的目的。負(fù)向輸出電流Ie3超過額定時(shí)，T6和R4同樣起限流作用。假設(shè)晶體管T4和T5的飽和壓降可以忽略，試問： (1) 該電路是否存在反饋？若存在反饋，請(qǐng)判斷反饋類型； (2) 假設(shè)電路滿足深度負(fù)反饋的條件，當(dāng)輸入電壓的有效值Vi＝ 時(shí)，輸出電壓有效值Vo等于多少？此時(shí)電路的Po，PE及η各等于多少 ？ (3) 電路最大輸出功率 Pom 、最大效率ηm各等于多少？ 解：（1）本電路是帶甲乙類互補(bǔ)推挽功放的多級(jí)放大電路，中間級(jí)(T3管）是共射極放大電路，輸入級(jí)是單端輸出差分放大電路。輸入信號(hào)接在T1管的基極，而反饋信號(hào)接在T2 管的基極。反饋網(wǎng)絡(luò)由R2和R3組成，反饋信號(hào)是R2兩端的電壓。利用瞬時(shí)極性法判別本電路是負(fù)反饋電路，并且是電壓串聯(lián)負(fù)反饋。（2）， ， ， (3) 當(dāng)輸出電壓幅值達(dá)到電源電壓時(shí)，輸出功率和效率達(dá)到最大。， 。已知圖中所有晶體管的電流放大系數(shù)、飽和管壓降的數(shù)值等參數(shù)完全相同，導(dǎo)通時(shí)be間電壓可忽略不計(jì)；電源電壓VCC和負(fù)載電阻RL均相等。試分析（1）下列各電路的是何種功率放大電路。（2）靜態(tài)時(shí)，晶體管發(fā)射極電位VE為零的電路為有哪些？為什么？（3）試分析在輸入正弦波信號(hào)的正半周，圖（a）、（b）和（c）中導(dǎo)通的晶體管分別是哪個(gè)？（4）負(fù)載電阻RL獲得的最大輸出功率的電路為何種電路？（5）何種電路的效率最低。解：（1），圖（a）所示電路是乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路OTL 圖（b）所示電路是乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路OCL 圖（c）所示電路是橋式推挽功率放大電路BTL。（2），圖（a）和（c）所示電路是單電源供電，為使電路的最大不失真輸出電壓最大，靜態(tài)應(yīng)設(shè)置晶體管發(fā)射極電位為VCC/2。因此，只有圖（b）所示的是OCL電路，在靜態(tài)時(shí)晶體管發(fā)射極電位為零。因此晶體管發(fā)射極電位VE為零的電路為OCL。（3）根據(jù)電路的工作原理，圖（a）和（b）所示電路中的兩只管子在輸入為正弦波信號(hào)時(shí)應(yīng)交替導(dǎo)通，圖（c）所示電路中的四只管子在輸入為正弦波信號(hào)時(shí)應(yīng)兩對(duì)管子（T1和TT2和T3）交替導(dǎo)通。因此在輸入為正弦波信號(hào)時(shí)，圖（a）中導(dǎo)通的晶體管為T1；在輸入為正弦波信號(hào)時(shí)，圖（b）中導(dǎo)通的晶體管為T1；在輸入為正弦波信號(hào)時(shí)，圖（c）中導(dǎo)通的晶體管為T1和T4。(4) ，最大不失真輸出電壓的峰值分別為：圖（a）： 圖（b）： 圖(c)：所以，最大輸出功率就最大的電路是圖（b）。(5)根據(jù)（3）、（4）中的分析可知，三個(gè)電路中只有BTL電路在正弦波信號(hào)的正、負(fù)半周均有兩只功放管的消耗能量，損耗最大，故轉(zhuǎn)換效率最低。因而，轉(zhuǎn)換效率最低的電路是圖（c）所示的電路。 若功率放大電路輸出的最大功率 Pom =100mW ，負(fù)載電阻RL＝80Ω，如采用單電源互補(bǔ)功率放大電路，試求電源電壓VCC之值。 解：， 所以。 TDA1556 為2通道BTL電路。已知VCC＝15V，放大器的最大輸出電壓幅值為13V。（1）為了使負(fù)載上得到的最大不失真輸出電壓幅值最大，基準(zhǔn)電壓VREF應(yīng)為多少伏？靜態(tài)時(shí)vO1和vO2各為多少伏？（2）若Vi足夠大，則電路的最大輸出功率Pom和效率η各為多少？（3）若電路的電壓放大倍數(shù)為20，則為了使負(fù)載獲得最大輸出功率，輸入電壓的有效值約為多少？解：（1）基準(zhǔn)電壓 VREF＝VCC /2＝ 靜態(tài)時(shí) vO1＝vO2＝ 。 （2）最大輸出功率和效率分別為 （3）輸入電壓有效值: TDA1556 為2通道BTL電路。已知VCC＝15，放大器的最大輸出電壓幅值為13V。（1）為了使負(fù)載上得到的最大不失真輸出電壓幅值最大，基準(zhǔn)電壓VREF應(yīng)為多少伏？靜態(tài)時(shí)vO1和vO2各為多少伏？（2）若Vi足夠大，則電路的最大輸出功率Pom和效率η各為多少？ 解：（1）基準(zhǔn)電壓 VREF＝VCC /2＝ 靜態(tài)時(shí) vO1＝vO2＝ 。（2）最大輸出功率和效率分別為 。習(xí)題6客觀檢測(cè)題一、填空題1. 差動(dòng)放大電路采用了 對(duì)稱 的三極管來實(shí)現(xiàn)參數(shù)補(bǔ)償，其目的是為了克服 零點(diǎn)漂移 。2. 集成放大電路采用直接耦合方式的原因是集成工藝難于制造大容量電容 ，選用差分放大電路作為輸入級(jí)的原因是 利用其對(duì)稱性減小電路的溫漂 。3. 差分放大電路的差模信號(hào)是兩個(gè)輸入端信號(hào)的 差 ，共模信號(hào)是兩個(gè)輸入端信號(hào)的 算術(shù)平均值 。4. 用恒流源取代長尾式差分放大電路中的發(fā)射極電阻Re，將提高電路的 共模抑制比。5. 三極管構(gòu)成的電流源之所以能為負(fù)載提供恒定不變的電流，是因?yàn)槿龢O管工作在輸出特性的 放大 區(qū)域；三極管電流源具有輸出電流 恒定 ，直流等效電阻 小 ，交流等效電阻 大 的特點(diǎn)。，采用電流源作有源負(fù)載的目的是為了 提高 電壓放大倍數(shù)，在含有電流源的放大電路中，判斷電路是放大電路還是電流源電路的方法是：電流源是一個(gè) 單口 網(wǎng)絡(luò)，而放大電路是一個(gè) 雙口 網(wǎng)絡(luò)。二、判斷題1. 在多級(jí)放大電路中，即能放大直流信號(hào)，又能放大交流信號(hào)的是 C 多級(jí)放大電路。 A阻容耦合， B變壓器耦合， C直接耦合， D光電耦合。2. 在多級(jí)放大電路中，不能抑制零點(diǎn)漂移的 C 多級(jí)放大電路。 A阻容耦合， B變壓器耦合， C直接耦合， D光電耦合，3. 集成運(yùn)放是一種高增益的、 C 的多級(jí)放大電路。 A阻容耦合， B變壓器耦合， C直接耦合， D光電耦合，4. 通用型集成運(yùn)放的輸入級(jí)大多采用 C 。 A共射極放大電路， B射極輸出器， C差分放大電路， D互補(bǔ)推挽電路。5. 通用型集成運(yùn)放的輸出級(jí)大多采用 D 。 A共射極放大電路， B射極輸出器， C差分放大電路， D互補(bǔ)推挽電路。6. 差分放大電路能夠 C 。 A提高輸入電阻， B降低輸出電阻， C克服溫漂， D提高電壓放大倍數(shù)。7. 典型的差分放大電路是利用 C 來克服溫漂。 A直接耦合， B電源，C電路的對(duì)稱性和發(fā)射極公共電阻， D調(diào)整元件參數(shù)。8. 差分放大電路的差模信號(hào)是兩個(gè)輸入信號(hào)的 B 。 A和， B差， C乘積， D平均值。 9. 差分放大電路的共模信號(hào)是兩個(gè)輸入信號(hào)的 D 。 A和， B差， C乘積， D平均值。 10. 共摸抑制比 KCMR越大，表明電路 C 。 A放大倍數(shù)越穩(wěn)定， B 交流放大倍數(shù)越低， C抑制零漂的能力越強(qiáng)， D輸入電阻越高。11. 差分放大電路由雙端輸出變?yōu)閱味溯敵?，則差模電壓增益 B 。 A增加， B減小， C不變。 12. 電流源電路的特點(diǎn)是： A 。 A端口電流恒定，交流等效電阻大，直流等效電阻小。 B端口電壓恒定，交流等效電阻大。 C端口電流恒定，交流等效電阻大，直流等效電阻大 。13. 在