模电九：功率放大器

什么是功率放大器？

功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。

特点：
　　 输出信号电压大；
　　 输出信号电流大；
　　 放大电路的输出电阻与负载匹配。

电压放大器与功率放大器的区别：
电压放大—不失真地提高输入信号的幅度，以驱动后面的功率放大级，通常工作在小信号状态。
功率放大—信号不失真或轻度失真的条件下提高输出功率，通常工作在大信号状态。
功率放大电路中三极管的三种工作模式

甲类：Q点适中，信号在整个周期内都能通过。效率≤50％

乙类：Q点在截止区，半个周期导通，效率≤78％

甲乙类：Q点接近截止区，导通大于半个周期，效率介于甲类和乙类之间

那么为什么甲类工作效率低乙类工作效率高?

甲类工作电路

分析：W（功率）= U I= Uom/(根号2) × I om /(根号2) ×2(代表一个周期)，由于Q点比较适中，假设Iom=1/2 ic，Uom = 1/2 VCC，总功率W= 1/4 ic Vcc，效率=(1/4 ic Vcc) /( ic Vcc) = 25%。

乙类工作电路

功率放大器内部的两种结构电路

OTL电路

OCL电路

分析：OTL电路有电容，一个电源，OCL电路无电容，两个电源（正负双电源供电）；电容的作用：假设输入正弦波，处于正半轴时，此时T1管导通，T2管截止，信号被输出，同时电源+Usc 通过T1管 给电容充电；当处于负半轴时，T1管截止，T2管导通，电源来自于电容给它供电。这就是OTL电路。

LM386集成功率放大器的应用

LM386内部结构图

分析：V8和V9组成一个OCL电路 ，外部是单电源供电，通过在5节点处接一个电容（C3）给V8供电，构成一个OTL电路。喇叭里面是存在电感的，电感的阻值RL = 2π f L，频率越高，阻值越高，电容的阻值 Rc = 1/(2π f c)，频率越高，阻值越小，10Ω的电阻值 加上 C4的电阻值与喇叭并联，输出总的电阻值还是很小，防止电感由于频率过高，而产生阻值过大，产生高频自激，C2，Rp的作用是调节电压放大倍数。

OCL电路

分析：采用双电源供电（VCC +18V，VSS -18V），输入端是从同相端输入的，R4和R3组成放大倍数，放大倍数= 1+R4/R3 = 3倍。C2和C3这两个电容的作用是去耦，小电容滤除电源波动的高频，大电容滤除电源波动的低频，同时大电容还能防止信号变化过快，电源供压不足，还能通过电容及时补充，C4和C5作用类似，由于VSS是负电源，要注意的是C4的正负接法， C7的作用是滤除低频干扰，C1和R2组成的是一个高通滤波器，频率越高，越容易通过，加这个高通滤波器的作用是因为功率放大器一般是对信号放大，信号是有一定的波形的，所以这里的作用是防止直流的影响 。