发布时间 : 星期一 文章模拟电子技术教学指南与习题解答第07章080729更新完毕开始阅读7584bb0ba88271fe910ef12d2af90242a895aba0
率就是一对推挽管功放（OTL或OCL）的4倍。
由图7.3.8可见：
（1）该电路仍然为乙类推挽放大电路，利用对称互补的2个电路完成对输入信号的放大，其输出电压的幅值为：VOM≈VCC
最大输出功率为：
POM11VCC ?VOM(max)IOM(max)?22RL2图7.3.8 BTL基本原理电路
（2）同OTL电路相比，同样是单电源供电，在VCC，RL相同条件下，BTL电路输出功率为OTL电路输出功率的4倍，即BTL电路电源利用率高；
（3）BTL电路的效率在理想情况下，仍近似为78.5%。 T7.3.3 简述D类功率放大器的优缺点？
解答：现今几类基本功放拓扑中，甲乙类功率放大器已经被广泛地应用于各种音频产品，包括手机、mp3、播放器和PMP系统中。考虑到甲乙类功率放大器能够提供高品质的信号放大性能，因此非常适合耳机和一些小功率喇叭的应用。但是由于更多、更新的便携式产品对多媒体功能有着更高的要求，立体声音频，3D环绕音效以及大音量输出已逐渐成为新一代便携式多媒体产品必不可少的功能。较低的效率已成为甲乙类功率放大器的致命弱点。为了解决节能和大功率音频输出之间的矛盾，D类功放（简称数码功放）较之甲乙类功放在效率上有了很大的提升，已逐步应用在一些高端产品中。下面将简单介绍D类功放的工作原理。
1、D类功放的工作原理
D类功率放大器的原理是：首先将脉冲编码调制（PCM）音频信号通过专门的数字处理器变换为脉宽调制（PWM）的信号。采用脉宽调制后，音频信号便成为一系列的用“0”和“1”表示的宽度可变的脉冲串，脉冲的宽度越宽，信号的幅度就越大。将这些脉宽调制信号去推功率放大器的输出功率放大管。由于受到脉宽调制信号的作用，输出功率放大管工作在开关状态，将迅速地时而饱和导通，时而截止。输出功率放大管导通工作时间越长，信号幅度便越大，于是输出功率放大管为扬声器提供的电流也因管子导通而有电流流过，因管子截止而没有电流流过，音频信息便包含在这些接通、断开的周期过程中。脉冲串在由输出功率放大管放大后，便由LC低通滤波器进行平滑处理，从而恢复为原有的音频波形。这时功率的放大和D/A的变换均在同一级中完成。
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2、D类功率放大器的优点和模拟功率放大器相比较，D类功率放大器有以下明显优势： （1）可以直接接收CD、DVD等数字音源输出的同轴或光纤数字音频信号，直接以数字信号进行放大，体现了与数字音源的完美结合。
（2）高、中、低频无相对相移，声音清晰透明，声像定位准确。由于采用无负反馈的放大电路、数字滤波器等处理技术，可以将输出滤波器的截止频率设计得较高，从而保证在20Hz~20kHz内得到平坦的幅频特性和很好的相频特性。
（3）瞬态响应好，即“动态特性”好。由于它不需传统功放的静态电流消耗，所有能量几乎都是为音频输出而储备，加之无模拟放大、无负反馈的牵制，故具有更好的“动力”特征。
（4）无过零失真。传统功放一般都存在由于对管配对及各级调整不佳产生的过零、交越失真。
（5）能量转换效率极高，体积小，可靠性高。耗电量仅为同功率等级模拟放大器的三分之一。其电源使用效率高达90%以上，节约能源，也符合环保要求。而乙类放大器效率仅为78%（理论值），甲类功放的效率就更低。由于D类功放极高的效率，半导体器件的温升明显减小，失真率也就显著减小。
（6） 适合于大批量生产。产品的一致性好，生产中无需调试，只要保证元器件正确安装即可。
3、D类功率放大器存在的不足
（1）输出功率晶体管并不是纯粹的开关，也不是匹配得很好，会带来畸变。 （2）晶体管在接通和关闭的过程中，接地点的电位会出现波动，从而增大噪音。 （3）功率输出电路是用两只功率晶体管接成的桥路，一只功率晶体管导通，另外一只关闭，这之间存在死区。
（4）功率输出电路和扬声器之间用一只输出低通滤波器把音频以外的成分滤除，让音频信号进入扬声器，但不可能彻底滤除脉宽调制的载波，这也是造成失真的一个因素。
T7.3.4 集成功率放大器的调试有哪些步骤?
解答：集成功率放大器按原理图安装完毕后，一般可按下列步骤进行调试。 1、检查已安装的电路
（1）外观检查。检查是否有碰线、短路现象，元器件安装是否正确，器件引脚的接法是否正确。特别注意的是正、负电源及输出端的接线不能连错。
（2）用万用表电阻档，检查电路安装是否有开路、短路或接触不太好的问题。特别注意的是，运放输出端、电源端和地这几个引脚之间不能有短路现象，否则有可能会损坏器件和电源。
2、静态测试检查
（1）经过上面的检查，确认没有问题后，用万用表直流电压档交直流电源输出电压调整到所需数值，电源关断后接入电路中，并认真检查，确保直流电源正确、可靠地接入电路，然后接通直流电源。
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（2）将电路的信号输入端对地短路，用万用表直流电压档测量集成运放各引脚端和电路中各点的直流电位，与理论值进行比较，进而判断电路中各元器件是否正常工作。
3、动态测试
（1）当静态检查正常后，切断直流电源，去除电路输入端的对地短路线。
（2）在电路信号输入端输入适当的信号，用示波器观测各级电路的输出波形及工作情况。 （3）性能指标测试：最大不失真输出功率、频率响应等。 1）最大不失真输出功率的测试
用音频信号发生器提供频率为1kHz的正弦波信号，加到集成功率放大器的输入端，用一定功率的电阻来代替扬声器。加大输入信号幅度，用示波器观测输出，使输出达到最大而不失真，此时输出电压为最大不失真输出电压Vom，由此可计算出最大不失真输出功率为：
Po(max)2）频率响应的测试
2Vom ?2RL放大器的电压增益相对于中频（1kHz）的电压增益下降3dB时所对应的低端频率fL和高端频率fH，称为放大器的频率响应。
测试时，输入端加入一定幅度，频率为1kHz的正弦交流信号，用电压表测出电压值。保持输入电压幅度不变，改变输入信号的频率，测出对应的fL和fH的值。
本章小结
1、功率放大电路的主要任务是在非线性失真允许的范围内，高效地获得尽可能大的输出功率。功率放大电路的主要性能指标有输出功率和效率。
2、低频功率放大电路按工作状态划分主要有甲类、乙类和甲乙类。互补对称功率放大电路有双电源供电OCL电路和单电源供电OTL电路。
3、为了克服交越失真，常采用二极管偏置或VBE倍增电路所组成的甲乙类互补对称电路。 4、OCL、OTL及BTL电路是目前在分立元件电路和集成电路中广泛采用的电路形式，它们基本的原理都是互补对称的工作方式。OCL电路和OTL电路区别在于，前者采用双电源供电，输出无耦合电容；后者采用单电源供电，输出有耦合电容。在极限运用情况下，它们输出电压最大幅值相差一倍。BTL电路既可以采用单电源供电，也可以采用双电源供电。它的输入电压和输也电压都是对地平衡的。和同种供电方式的OTL和OCL电路比较，其输出电压提高一倍，输出功率提高为四倍。
5、由于集成功率放大电路具有体积小、重量轻、安装调试简单、使用方便的特点，内部还设置了各种保护电路，在电路性能上十分优越；所以在电子设备、家用电器、微机接口、测量仪表、控制电路中得到了广泛应用。我国现已生产出许多型号的低频集成功率放大电路。尽管各种型号的集成功率放大电路的性能指标和电路不尽相同，但它们的输出级均采用复合管的准互补对称电路形式，以解决大功率异型管配对的困难。
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习题详解
7.1 单项选择题
（1）功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波，输出基本不失真的情况下负
载上可获得的最大________。
A、交流功率 B、直流功率 C、平均功率 （2）互补对称功率放大电路从放大作用来看，________。
A、既有电压放大作用，又有电流放大作用 B、只有电压放大作用，没有电流放大作用 C、只有电流放大作用，没有电压放大作用 （3）功率放大电路的效率是指________。
A、输出功率与晶体管消耗的功率之比。 B、最大输出功率与电源提供的平均功率之比。 C、晶体管消耗的功率与电源提供的平均功率之比。
（4）在功率放大电路中，_______电路的导通角最大， ______电路的效率最高。
A、甲类 B、乙类 C、 甲乙类
解答：（1） A （2） C （3） B （4） A ， B 7.2 填空题
（1）功率放大器的主要任务是______________，它的主要性能指标是_______、________
和________。
（2）乙类互补对称功率放大器的输出信号会出现________失真，克服它的有效措施是
______________。
（3）OCL功率放大电路采用_____电源供电，而OTL功率放大电路采用____电源供电。 （4）对称OCL电路在正常工作时，其输出端中点电位应为_______；互补对称OTL电
路在正常工作时，其输出端中点电位应为_______。
（5）甲类、乙类和甲乙类放大电路中，_______电路导通角最大；_______电路效率较高；
_______电路交越失真最大，为了消除交越失真而又有较高的效率一般采用______电路。 解答：
（1）保证信号失真在允许的范围内输出足够大的功率，输出功率PO、 效率η和非线性失真系数THD
（2）交越，可在两管的基极之间加个很小的正向偏置电压 （3）双，单 （4）零，VCC/2
（5）甲类，乙类，乙类，甲乙类
7.3 分析下列说法是否正确，凡对者在括号内打“√”，凡错者在括号内打“×”。
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