【正文】 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化互補功率放大電路有如下兩種：利用二極管提供偏置的互補對稱電路。擴大電路。5 在乙類互補推挽功放中，晶體管耗散功率最大時，電路的輸出電壓是否也最大？ 答：不是。當功放電路的時，管耗最大。當功放電路的時，電路的輸出電壓最大。6 以運放為前置級的功率放大電路有什么特點？答：由于運放的電壓增益，因而只要，則，所以輸出電壓不會產(chǎn)生交越失真。 7 常用的功率器件有哪些，各有什么特點？選擇功率器件要考慮哪些因素？答：達林頓管、功率VMOSFET和IGBT功率模塊。功率MOSFET的特點有：（1）MOSFET是電壓控制型器件，因此在驅動大電流時無需推動級，電路相對較簡單；（2）輸入阻抗很高，達108Ω以上；（3）工作頻率范圍寬，開關速度高（因為多數(shù)載流子導電，沒有開關存儲效應，開關時間為幾十到幾百納秒），開關本身損耗??；（4）有相對優(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技術的混合物。從結構上講，IGBT類似具有另一附加層的功率MOSFET。因此，IGBT有MOSFET的驅動優(yōu)勢，也有功率BJT在高電壓使用情況下良好的驅動能力。選擇功率器件應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，不加散熱片時允許管耗10W；加入一定面積的散熱片后，允許管耗可達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是管子的結溫，Ta是環(huán)境溫度，PCM是管耗。Rjc是管子的結到外殼的內熱阻，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。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，其最大允許管耗PCM =1W，已知3AD1的允許結溫TJ =85186。C，管子的內熱阻Rjc = 186。C/W，試問若采用1201203mm3的鋁散熱器垂直放置時，允許耗散的功率為多少瓦？當室溫升至50186。C時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)計算的散熱面積 S=120120=14400mm2=144cm2查手冊可知散熱器到空氣的熱阻為 Rsa = 186。C/W設三極管與散熱器間不加絕緣片時的熱阻Rcs = 186。C/W 則三極管的總熱阻 當環(huán)境溫度為25186。C時， 當環(huán)境溫度升為50186。C時， 主觀檢測題 。已知電源電壓Vcc=15V，RL＝8Ω， VCES≈0，輸入信號是正弦波。試問： (1) 負載可能得到的最大輸出功率和能量轉換效率最大值分別是多少？ (2) 當輸入信號vi＝10sinωt V 時，求此時負載得到的功率和能量轉換效率。解：（1）(2) 當輸入信號vi＝10sinωt V 時 兩管的管耗 ，假設運放為理想器件，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時的輸出功率Po，電源供給功率PE及能量轉換效率η的值。 解：（1）電壓并聯(lián)負反饋(2)(3) 兩管的管耗。已知 Vcc ＝12V ，RL＝8Ω，靜態(tài)時的輸出電壓為零，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)時給，提供適當?shù)钠珘?，使之處于微導通狀態(tài)，克服交越失真。 。 (1) 試分別標出三極管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，調節(jié)可變電阻R2將會改變什么？(4) VCC=12V，RL＝8Ω，假設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管的連接結構，T1和T2管采用 NPN 型晶體管， T3和T4管采用 PNP 型晶體管組成的復合管。 （2）圖中晶體管T電阻R3和R2構成VBE擴大電路，為功率管提供偏置電壓，克服交越失真。 （3）調節(jié)可變電阻會改變T5管C、E極間電壓，從而調節(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構成的VBE擴大電路，試分析其工作原理。 (2) 為了對輸出級進行過載保護，圖中接有試說明三極管T5 、T6和RR4，試說明進行過流保護的原理。 解：（1）由RR2和T4構成的VBE擴大電路，在靜態(tài)時，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可以靈活的調整偏置電壓，比用兩個二極管構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，VBE4隨溫度變化，使電路具有溫度補償作用。(2) 為了對輸出級進行過載保護，電路通過TT6和RR4實現(xiàn)過流保護。當正向輸出電流Ie2超過額定時，R3上的壓降促使T5正向偏置，使T5由截止轉為導通，旁路了驅動級向T2提供的基流，使輸出電流Ie2限制為從而達到過流保護的目的。負向輸出電流Ie3超過額定時，T6和R4同樣起限流作用。假設晶體管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，請判斷反饋類型； (2) 假設電路滿足深度負反饋的條件，當輸入電壓的有效值Vi＝ 時，輸出電壓有效值Vo等于多少？此時電路的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推挽功放的多級放大電路，中間級(T3管）是共射極放大電路，輸入級是單端輸出差分放大電路。輸入信號接在T1管的基極，而反饋信號接在T2 管的基極。反饋網(wǎng)絡由R2和R3組成，反饋信號是R2兩端的電壓。利用瞬時極性法判別本電路是負反饋電路，并且是電壓串聯(lián)負反饋。（2）， ， ， (3) 當輸出電壓幅值達到電源電壓時，輸出功率和效率達到最大。， 。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，導通時be間電壓可忽略不計；電源電壓VCC和負載電阻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，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的正半周，圖（a）、（b）和（c）中導通的晶體管分別是哪個？（4）負載電阻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對稱電路OTL 圖（b）所示電路是乙類雙電源互補對稱電路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)應設置晶體管發(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時應交替導通，圖（c）所示電路中的四只管子在輸入為正弦波信號時應兩對管子（T1和TT2和T3）交替導通。因此在輸入為正弦波信號時，圖（a）中導通的晶體管為T1；在輸入為正弦波信號時，圖（b）中導通的晶體管為T1；在輸入為正弦波信號時，圖（c）中導通的晶體管為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，三個電路中只有BTL電路在正弦波信號的正、負半周均有兩只功放管的消耗能量，損耗最大，故轉換效率最低。因而，轉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 ，負載電阻RL＝80Ω，如采用單電源互補功率放大電路，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）為了使負載上得到的最大不失真輸出電壓幅值最大，基準電壓VREF應為多少伏？靜態(tài)時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）基準電壓 VREF＝VCC /2＝ 靜態(tài)時 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）為了使負載上得到的最大不失真輸出電壓幅值最大，基準電壓VREF應為多少伏？靜態(tài)時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）基準電壓 VREF＝VCC /2＝ 靜態(tài)時 vO1＝vO2＝ 。（2）最大輸出功率和效率分別為 。習題6客觀檢測題一、填空題1. 差動放大電路采用了 對稱 的三極管來實現(xiàn)參數(shù)補償，其目的是為了克服 零點漂移 。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的原因是 利用其對稱性減小電路的溫漂 。3. 差分放大電路的差模信號是兩個輸入端信號的 差 ，共模信號是兩個輸入端信號的 算術平均值 。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. 三極管構成的電流源之所以能為負載提供恒定不變的電流，是因為三極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。，采用電流源作有源負載的目的是為了 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 單口 網(wǎng)絡，而放大電路是一個 雙口 網(wǎng)絡。二、判斷題1. 在多級放大電路中，即能放大直流信號，又能放大交流信號的是 C 多級放大電路。 A阻容耦合， B變壓器耦合， C直接耦合， D光電耦合。2. 在多級放大電路中，不能抑制零點漂移的 C 多級放大電路。 A阻容耦合， B變壓器耦合， C直接耦合， D光電耦合，3. 集成運放是一種高增益的、 C 的多級放大電路。 A阻容耦合， B變壓器耦合， C直接耦合， D光電耦合，4. 通用型集成運放的輸入級大多采用 C 。 A共射極放大電路， B射極輸出器， C差分放大電路， D互補推挽電路。5. 通用型集成運放的輸出級大多采用 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電路的對稱性和發(fā)射極公共電阻， D調整元件參數(shù)。8. 差分放大電路的差模信號是兩個輸入信號的 B 。 A和， B差， C乘積， D平均值。 9. 差分放大電路的共模信號是兩個輸入信號的 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， 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. 在差分放大電路中，