第二章 29互补输出级 大功率输出的要求:输出功率大,效率高 对输出级电路要求:动态范围大静态功耗低 CC电路不适合作大功率输出级 1 第二章29互补输出级 29.1互补输出级的基本原理 T、T特性对称仙一 正、负电源 R 图291互补输出级
1 1 清华大学电子工程系李冬梅 2.9 互补输出级 大功率输出的要求： 输出功率大， 效率高 对输出级电路要求： CC电路不适合作大功率输出级 动态范围大 静态功耗低 第二章 2 清华大学电子工程系李冬梅 2.9.1 互补输出级的基本原理 vO 图 2.9.1 互补输出级 + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io T1、T2特性对称 正、负电源 第二章-2.9 互补输出级
CC Vcc 1静态 2.动态 v n的正半周:的负半周 0T导通 T2导通 T2截止 T截止 拉电流 灌电流 v 0 >0,v i<0,。≈v NPN CC PNP CC 第二章292.9.1互补输出级的基本原理 导通角0的概念 在信号的一个周期(m)内晶"[KRy 体管导通的角度为20, e90°乙(B)类工作状态 e=180°甲(4)类工作状态 两个轮流工作的互补C电路组合推挽输出 最大输出幅度问题 条件:v的幅度不受限制 的正向最大幅度为 Vcc-VCE(sat),4相等 的负向最大幅度为 cC-IVCEIsat?
2 3 清华大学电子工程系李冬梅 1.静态 vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io vi vo T +VCC 1 io vi vo RL -VCC T2 io 2. 动态 vi 的负半周: 拉电流, io>0， vo ≈ vi NPN CC 灌电流。 io< 0，vo ≈ vi PNP CC VBE1=VEB2= 0 IC1=IC2= 0， vo = 0 vi = 0， vi 的正半周: T1导通, T2截止， T2导通, T1截止 4 清华大学电子工程系李冬梅 最大输出幅度问题 条件：vi 的幅度不受限制 vo的正向最大幅度为VCC -VCE(sat)1 vo的负向最大幅度为VCC-⏐VCE(sat)2⏐ 导通角θ的概念 两个轮流工作的互补 两个轮流工作的互补CCCC电路组合 电路组合——推挽输出 推挽输出 vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io 相等相等 第二章-2.9- 2.9.1 互补输出级的基本原理 在信号的一个周期（2π）内晶 体管导通的角度为2 θ, θ=90° 乙(B)类工作状态 θ=180° 甲(A)类工作状态
第二章292.9.1互补输出级的基本原理 2911输出功率及效率 输出功率P P 2R 2电源供给的功率PDC P 2 Vac Iom sin atd(o Ve-y R 丌R 3效率7 h= P JT V 第二章292.9.1互补输出级的基本原理 2912功率管的选择 C 1. ICM v R LcM>Ⅴc/R1 3.P P-p V k + P P1=P2 T2 Pn-P R 4 R 求极值 Pri ≈0.2P R P>0.2P
3 5 清华大学电子工程系李冬梅 2.9.1.1 输出功率及效率 L om O om om R V P V I 2 2 1 2 = = 2. 电源供给的功率PDC ( ) L CC om DC CC cm R V V P = × V I td t = ⋅ ∫ π ω ω π π 2 sin 2 1 2 0 3. 效率η CC om DC O V π V P P η= = ⋅ 4 ( ) ( ) L CC L CC CE sat O R V R V V P 2 2 max 2 1 2 ≈ ⋅ − = ( ) L CC L CC CC CE sat DC R V R π V V π V P 2 max 2 2 ≈ ⋅ − = ⋅ ( ) 78.5% 4 4 ≈ ≈ − = ⋅ π V π V V η CC CC CE sat max 第二章-2.9- 2.9.1 互补输出级的基本原理 1. 输出功率Po 6 清华大学电子工程系李冬梅 1. ICM ICM > VCC / RL 2. V(BR)CEO V(BR)CEO >2VCC 3. PCM PT1+ PT2 = PDC - Po L 2 om L DC O CC om T 1 T 2 R V 4 1 R V V 2 P P P P = − − = = π 求极值： 0 dV dP om T 1 = O max L 2 CC T 1max 2 0.2P R 1 V P = ≈ π CM 2PO max P > 0. om VCC 2 V π = vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io 第二章-2.9- 2.9.1 互补输出级的基本原理 2.9.1.2 功率管的选择
特点 (1)乙(B)类工作:静态功耗为0;输出信号幅度只决定于激励信 号幅度,与Q无关;可输出大功率 (2)正负向动态范围均为vcu解决:加Q点 (3)Ⅴth≠0时,交越失真 (甲乙(AB)类) 7 第二章29互补输出级 29.2甲乙(AB)类互补输出级 Q点原则 尽可能低(保证m 以消除交越失真为原则。 CO
4 7 清华大学电子工程系李冬梅 特 点 (1)乙(B)类工作：静态功耗为0；输出信号幅度只决定于激励信 号幅度，与Q无关；可输出大功率 (2) 正负向动态范围均为VCC-VCE(sat) (3) Vth≠0时，交越失真 特 点 (1)乙(B)类工作：静态功耗为0；输出信号幅度只决定于激励信 号幅度，与Q无关；可输出大功率 (2) 正负向动态范围均为VCC-VCE(sat) (3) Vth≠0时，交越失真 v0 v0 vi vI wt π 2π O O O π 2π wt -Vth Vth 解决：加Q点. (甲乙(AB)类) 解决：加Q点. (甲乙(AB)类) vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io 8 清华大学电子工程系李冬梅 2.9.2 甲乙(AB)类互补输出级 π 2π 3π ω t ω t 0 2θ ω t 0 0 IEQ1 Q IEQ2 iE1 iE2 io Q点原则: 尽可能低（保证η） 以消除交越失真为原则。 第二章-2.9 互补输出级 vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io
第二章292.9.2甲乙类互补输出级 例1: ↓白 R 原理:ⅤBE1+ⅤEB2=VBE+ⅤBE5 KI T 要求 (1)=0调v直流分量 (2)Lo=La2合理设计发射 结面积比 图295甲乙类互补输出级 (3)保证T1、T基极输入信 直流偏置电路 号幅度相等。 9 第二章2929.2甲乙类互补输出级 例2 T 设I1> VCEAVBEI +VEB (1+R/R2)VBE R 特点: T2TRL 改变电阻可调末级电流; ⅤBE倍增电路; CC R电压并联负反馈稳定vcE 甲乙类互补输出级的问题 T1,T2大功率管不易良好匹配 T1,T2的β有限,限制了Pom(为什么?)
5 9 清华大学电子工程系李冬梅 例1： a) 图 2.9.5 甲乙类互补输出级 vO + IO vI RL -VCC VCC T1 T2 io T3 T5 T4 ( 直流偏置电路 原理: VBE1 +VEB2=VBE4+VBE5 要求： (1) vO＝0 调vI直流分量 (2) ICQ1 = ICQ2 合理设计发射 结面积比 (3) 保证T1 、T2基极输入信 号幅度相等。 第二章-2.9- 2.9.2 甲乙类互补输出级 10 清华大学电子工程系李冬梅 例2： 甲乙类互补输出级的问题 T1, T2大功率管不易良好匹配 T1, T2的β有限, 限制了Pomax(为什么？) 甲乙类互补输出级的问题 T1, T2大功率管不易良好匹配 T1, T2的β有限, 限制了Pomax(为什么？) 特点: •改变电阻可调末级电流; •VBE倍增电路; •R1电压并联负反馈, 稳定VCE4 RL +VCC T2 vo vI IO T3 T4 R1 R2 I1 -VCC T1 第二章-2.9- 2.9.2 甲乙类互补输出级 原理: 设I1>>IB4 VCE4= VBE1 +VEB2≈(1+R1/R2)VBE4
第二章29互补输出級 293准互补输出级 2931复合管 (1)定义:将几只晶体管按一定规则级联成三 端器件。 (2)原则 前级管的集电极或发射极接后级管的基极 实现二次电流放大。 各管工作在放大区 1 第二章2.93准互补输出级 29.3.1复合管(续) (3)接法 T《矿 ≌cc2 P,IB2 B+B2(B1+1) P,B 图9.6四种复合管结构
6 11 清华大学电子工程系李冬梅 2.9.3 准互补输出级 2.9.3.1 复合管 (1) 定义： 将几只晶体管按一定规则级联成三 端器件。 (2) 原则 . 前级管的集电极或发射极接后级管的基极。 实现二次电流放大。 . 各管工作在放大区 第二章-2.9 互补输出级 12 清华大学电子工程系李冬梅 (3) 接法 B T T2 1 E C B T2 T1 E C B T2 T1 E C B T2 T1 E C 图2.9.6 四种复合管结构 TT管类型：同 管类型：同TT11 ( ) 1 2 1 2 1 B 1 2 B 2 1 B 1 C 1 C 2 B C 1 I I I I I I I β β β β β β β β ≈ = + + = + + = = rrbebe ＝？＝？ 第二章-2.9.3 准互补输出级 2.9.3.1 复合管（续）
第二章2.93准互补输出級 2931准互补输出级电路 定义:用复合管组成 的互补输出级 总特性匹配 3 电路组成 R R,R的作用 OCL电路 如u!RDLn 第二章29互补输出级 29.4单电源供电的互补输出级(OTL电路) 双电源:静态输出0 直接耦合(OCL) T 有效供电电压 R 单电源:静态输出Ⅴcc/2 阻容耦合(OTL) T C R R
7 13 清华大学电子工程系李冬梅 定义：用复合管组成 的互补输出级 RL +VCC T5 vo vI T3 R2 I0 T4 T8 T9 T6 R5 R6 -VCC vo T7 总特性匹配 •电路组成 •R5, R6的作用 •OCL电路 第二章-2.9.3 准互补输出级 2.9.3.1 准互补输出级电路 14 清华大学电子工程系李冬梅 双电源：静态输出 0 直接耦合 (OCL) 有效供电电压 RL +VCC T1 vo T3 R1 R2 I0 T2 C1 C2 vi 2.9.4 单电源供电的互补输出级(OTL电路) 第二章-2.9 互补输出级 单电源：静态输出 VCC / 2 阻容耦合 (OTL)
V ①Uv 1正确理解放大电路主要性能指标的意义 2.正确理解直流工作点的作用及其稳定的意义。会画直流通路,掌握直流 工作点的调节方法;熟练估算直流工作点。 3.了解图解法的步骤、特点,輩握交、直流负载线的意义,画法及动态范 囤问题。 4.掌握BJT混合m形等效电路,并用之分析计算放大电路。 5.掌握放大电路频率响应的概念,影响频率响应特性的因素及其分析方法。 6掌握CE,CCCB电路的形式、特点及指标计算。 7.掌握电流源的基本特性、电路形式及主要应用 不必背公式 8.掌握差放的基本特性,差模和共模特性的分析计算方法。 9.掌握多级放大电路的计算方法和频响特性的特点。了解多级放大电路的耦 合方式及直接耦合电路的特殊问题 10.掌握互补输出级的工作原理、指标计算和功率管的选择
8 15 清华大学电子工程系李冬梅 第第22章 基本要求 章 基本要求 1. 正确理解放大电路主要性能指标的意义。 2. 正确理解直流工作点的作用及其稳定的意义。 会画直流通路，掌握直流 工作点的调节方法；熟练估算直流工作点。 3. 了解图解法的步骤、特点，掌握交、直流负载线的意义，画法及动态范 围问题。 4. 掌握BJT混合π形等效电路，并用之分析计算放大电路。 Vbe Ib Vb’e b rb’e Cb’s rb’c rbb’ b′ Cb’c e - - - + gmVb’e rce + Vce + Ic c 5. 掌握放大电路频率响应的概念，影响频率响应特性的因素及其分析方法。 6. 掌握CE ,CC ,CB电路的形式、特点及指标计算。 7. 掌握电流源的基本特性、电路形式及主要应用。 8. 掌握差放的基本特性，差模和共模特性的分析计算方法。 9. 掌握多级放大电路的计算方法和频响特性的特点。了解多级放大电路的耦 合方式及直接耦合电路的特殊问题。 10. 掌握互补输出级的工作原理、指标计算和功率管的选择。 不必背公式!