福田网站设计,装修是全包划算还是半包划算,开发公司年度工作总结,与网站建设关系密切的知识点OTL、OCL 和 BTL 电路均有各种不同输出功率和不同电压增益的集成电路。应当注意#xff0c;在使用 OTL 电路时#xff0c;需外接输出电容。为了改善频率特性#xff0c;减小非线性失真#xff0c;很多电路内部还引入深度负反馈。这里以低频功放为例。
一、集成功率放大电路…OTL、OCL 和 BTL 电路均有各种不同输出功率和不同电压增益的集成电路。应当注意在使用 OTL 电路时需外接输出电容。为了改善频率特性减小非线性失真很多电路内部还引入深度负反馈。这里以低频功放为例。
一、集成功率放大电路的分析
1、LM386 内部电路
LM386 内部电路原理图如图9.4.1所示与通用型集成运放相类似它是一个三级放大电路如点划线所划分。 第一级为差分放大电路 T 1 T_1 T1 和 T 3 T_3 T3、 T 2 T_2 T2 和 T 4 T_4 T4 分别构成复合管作为差分放大电路的放大管 T 5 T_5 T5 和 T 6 T_6 T6 组成的镜像电流源作为 T 1 T_1 T1 和 T 2 T_2 T2 的有源负载信号从 T 3 T_3 T3 和 T 4 T_4 T4 管的基极输入从 T 2 T_2 T2 管的集电极输出为双端输入单端输出差分电路。镜像电流源作为差分放大电路有源负载使单端输出电路的增益近似等于双端输出电路的增益。 第二级为共射放大电路 T 7 T_7 T7 为放大管恒流源作为有源负载以增大放大倍数。 第三级中的 T 8 T_8 T8 和 T 9 T_9 T9 管复合成 PNP 型管与 NPN 型管 T 10 T_{10} T10 构成准互补输出级。二极管 D 1 D_1 D1 和 D 2 D_2 D2 为输出级提供合适的偏置电压可以消除交越失真。 利用瞬时极性法可以判断出引脚 2 为反相输入端引脚 3 为同相输入端。电路由单电源供电固为 OTL 电路。输出端引脚 5 应外接输出电容后再接负载。 电阻 R 7 R_7 R7 从输出端连接到 T 2 T_2 T2 的发射极形成反馈通路并与 R 5 R_5 R5 和 R 6 R_6 R6 构成反馈网络从而引入了深度电压负反馈使整个电路具有稳定的电压增益。 应当指出在引脚 1 和 8或者 1 和 5外接电阻时应只改变交流通路所以必须在外接电阻回路中串联一个大容量电容如图9.4.1中所示。外接不同阻值的电容式电压放大倍数的调节范围为 20 ∼ 200 20\sim200 20∼200即电压增益的调节范围为 26 ∼ 46 dB 26\sim46\,\textrm{dB} 26∼46dB。
2、LM386 的引脚图
LM386 的外形和引脚的排列如图9.4.2所示。 引脚 2 为反相输入端3 为同相输入端引脚 5 为输出端引脚 6 和 4 分别为电源和地引脚 1 和 8 为电压增益设定端使用时在引脚 7 和地之间接旁路电容通常取 10 μF 10\,\textrm{μF} 10μF。
二、集成功率放大电路的主要性能指标
集成功率放大电路的主要性能指标有最大输出功率、电源电压范围、电源静态电流、电压增益、频带宽、输入阻抗、输入偏置电流、总谐波失真等。 LM386 - 1 和 LM386 - 3 的电源电压为 4 ∼ 12 V 4\sim12\,\textrm V 4∼12VLM386 - 4 的电源电压为 5 ∼ 18 V 5\sim18\,\textrm V 5∼18V。因此对于同一负载当电源电压不同时最大输出功率的数值将不同当然对于同一电源电压当负载不同时最大输出功率的数值也将不同。已知电源的静态电流可查阅手册和负载电流最大值通过最大输出功率和负载可求出可求出电源的功耗从而得到转换效率。 几种典型产品的性能如表9.4.1所示。 表 1 几种集成功放的主要参数 表1\, 几种集成功放的主要参数 表1几种集成功放的主要参数
型号LM386 - 4LM2877TDA1514ATDA1556电路类型OTLOTL双通道OCLBTL双通道电源电压范围/V5.0 ~ 186.0 ~ 24±10 ~ ±306.0 ~ 18静态电源电流/mA4255680输入阻抗/kΩ501000120输出功率/W1 V C C 16 V V_{\scriptscriptstyle{CC}}16 \,\textrm V VCC16V R L 32 Ω \\R_L32\,Ω RL32Ω4.548 V C C ± 23 V V_{CC}±23\,\textrm V VCC±23V R L 4 Ω \\R_L4\,Ω RL4Ω22 V C C 14.4 V V_{CC}14.4\,\textrm V VCC14.4V R L 4 Ω \\R_L4\,Ω RL4Ω电压增益/dB26 ~ 4670开环 \, 89开环 \\\, 30闭环26闭环频带宽/kHz300 \\\, 18开路0.02 ~ 250.02 ~ 15增益频带宽积/kHz65总谐波失真/%或 dB0.2%0.07%-90 dB0.1%
表9.4.1中的电压增益均在信号频率为 1 kHz 1\,\textrm{kHz} 1kHz 条件下测试所得。应当指出表中所示均为典型数据使用时应进一步查阅手册以便获得更确切的数据。
三、集成功率放大电路的应用
1、集成 OTL 电路的应用
图9.4.3所示为 LM386 的一种基本用法也是外接元件最少的一种用法 C 1 C_1 C1 为输出电容。由于引脚 1 和 8 开路集成功放的电压增益为 26 dB即电压放大倍数为 20。利用 R w R_w Rw 可调节扬声器的音量。 R R R 和 C 2 C_2 C2 串联构成校正网络用来进行相位补偿。 静态时输出电容上电压为 V C C / 2 V_{CC}/2 VCC/2LM386 的最大不失真输出电压的峰 - 峰值约为电源电压 V C C V_{CC} VCC。设负载电阻为 R L R_L RL最大输出功率表达式为 P o m ≈ ( V C C / 2 2 ) 2 R L V C C 2 8 R L ( 9.4.1 ) P_{om}\approx\frac{\Big(\displaystyle\frac{V_{CC}/2}{\sqrt2}\Big)^2}{R_L}\frac{V^2_{CC}}{8R_L}\kern 40pt(9.4.1) Pom≈RL(2 VCC/2)28RLVCC2(9.4.1)此时的输入电压有效值的表达式为 U i m V C C 2 / 2 A u ( 9.4.2 ) U_{im}\frac{\displaystyle\frac{V_{CC}}{2}/\sqrt2}{A_u}\kern 40pt(9.4.2) UimAu2VCC/2 (9.4.2)当 V C C 16 V V_{CC}16\,\textrm V VCC16V、 R L 32 Ω R_L32\,Ω RL32Ω 时 P o m ≈ 1 W P_{om}\approx1\,\textrm W Pom≈1W U i m ≈ 283 mV U_{im}\approx283\,\textrm {mV} Uim≈283mV。 图9.4.4所示为 LM386 电压增益最大时的用法 C 3 C_3 C3 使引脚 1 和 8 在交流通路中短路使 A u ≈ 200 A_u\approx200 Au≈200 C 4 C_4 C4 为旁路电容 C 5 C_5 C5 为去耦电容滤掉电源的高频交流成分。当 V C C 16 V V_{CC}16\,\textrm V VCC16V、 R L 32 Ω R_L32\,\textrm Ω RL32Ω 时与图9.4.3所示电路相同 P o m P_{om} Pom 仍约为 1 W 1\,\textrm W 1W但输入电压的有效值 U i m U_{im} Uim 却仅需 28.3 mV 28.3\,\textrm{mV} 28.3mV。 图9.4.5所示为 LM386 的一般用法图中利用 R 2 R_2 R2 改变 LM386 的电压增益。 2、集成 OCL 电路的应用
图9.4.6所示为 TDA1521 的基本用法。TDA1521 为 2 通道 OCL 电路可作为立体声扩音机左右两个声道的功放。其内部引入了深度电压串联负反馈闭环电压增益为 30 dB并具有待机、净噪功能以及短路和过热保护等。 查阅手册可知当 ± V C C ± 16 V ±V_{CC}±16\,\textrm V ±VCC±16V、 R L 8 Ω R_L8\,\textrm Ω RL8Ω 时若要求总谐波失真为 0.5 % 0.5\% 0.5%则 P o m ≈ 12 W P_{om}\approx12\,\textrm W Pom≈12W。由于最大输出功率的表达式为 P o m U o m 2 R L P_{om}\frac{U^2_{om}}{R_L} PomRLUom2可得最大不失真输出电压 U o m ≈ 9.8 V U_{om}\approx9.8\,\textrm V Uom≈9.8V其峰值约为 13.9 V 13.9\,\textrm V 13.9V可见功放内部压降的最小值约为 2.1 V 2.1\,\textrm V 2.1V。当输出功率为 $P_{om} $ 时输入电压有效值 U i m ≈ 310 mV U_{im}\approx310\,\textrm {mV} Uim≈310mV。
3、集成 BTL 电路的应用
TDA1556 为 2 通道 BTL 电路与 TDA1521 相同也可作为立体声扩音机左右两个声道的功放图9.4.7所示为其基本用法两个通道的组成完全相同。TDA1556内部具有待机、净噪功能并有短路、电压反向、过电压、过热和扬声器保护等。 TDA1556 内部的每个放大电路的电压放大倍数均为10当输入电压为 U i U_i Ui 时 A 1 A_1 A1 的净输入电压 U ˙ i 1 U ˙ p 1 − U ˙ p 2 U ˙ i \dot U_{i1}\dot U_{p1}-\dot U_{p2}\dot U_i U˙i1U˙p1−U˙p2U˙i U ˙ o 1 A ˙ u 1 U ˙ i \dot U_{o1}\dot A_{u1}\dot U_{i} U˙o1A˙u1U˙i A 2 A_2 A2 的净输入电压 U ˙ i 2 U ˙ p 2 − U ˙ p 1 − U ˙ i \dot U_{i2} \dot U_{p2}-\dot U_{p1}-\dot U_i U˙i2U˙p2−U˙p1−U˙i U ˙ o 2 − A ˙ u 2 U ˙ i \dot U_{o2}-\dot A_{u2}\dot U_i U˙o2−A˙u2U˙i因此电压放大倍数 A ˙ u U ˙ o U ˙ i U ˙ o 1 − U ˙ o 2 U ˙ i A ˙ u 1 U ˙ i − ( − A ˙ u 2 U ˙ i ) U ˙ i 2 A ˙ u 1 20 \dot A_u\frac{\dot U_o}{\dot U_i}\frac{\dot U_{o1}-\dot U_{o2}}{\dot U_i}\frac{\dot A_{u1}\dot U_i-(-\dot A_{u2}\dot U_i)}{\dot U_i}2\dot A_{u1}20 A˙uU˙iU˙oU˙iU˙o1−U˙o2U˙iA˙u1U˙i−(−A˙u2U˙i)2A˙u120电压增益 20 lg ∣ A ˙ u ∣ ≈ 26 dB 20\lg|\dot A_u|\approx26\,\textrm{dB} 20lg∣A˙u∣≈26dB。 为了使最大不失真输出电压的峰值接近电源电压 V C C V_{CC} VCC应设置放大电路同相输入端和反相输入端的静态电位均为 V C C / 2 V_{CC}/2 VCC/2输出端静态电位也为 V C C / 2 V_{CC}/2 VCC/2因此内部提供的基准电压 U R E F U_{REF} UREF 为 V C C / 2 V_{CC}/2 VCC/2。当 u i u_i ui 由零逐渐增大时 u O 1 u_{\scriptscriptstyle O1} uO1 从 V C C / 2 V_{CC}/2 VCC/2 逐渐增大 u O 2 u_{\scriptscriptstyle O2} uO2 从 V C C / 2 V_{CC}/2 VCC/2 逐渐减小当 u i u_i ui 增大到峰值时 u O 1 u_{\scriptscriptstyle O1} uO1 达到最大值 u O 2 u_{\scriptscriptstyle O2} uO2 达到最小值负载上电压可接近 V C C V_{CC} VCC。同理当 u i u_i ui 由零逐渐减小时 u O 1 u_{\scriptscriptstyle O1} uO1 和 u O 2 u_{\scriptscriptstyle O2} uO2 的变化与上述过程相反当 u i u_i ui 减小到负峰值时 u O 1 u_{\scriptscriptstyle O1} uO1 达到最小值 u O 2 u_{\scriptscriptstyle O2} uO2 达到最大值负载上电压可接近 − V C C -V_{CC} −VCC。因此最大不失真输出电压的峰值可接近电源电压 V C C V_{CC} VCC。 查阅手册可知当 V C C 14.4 V V_{CC}14.4\,\textrm V VCC14.4V、 R L 4 Ω R_L4\,\textrm Ω RL4Ω 时若总谐波失真为 0.1 % 0.1\% 0.1%则 P O M ≈ 22 W P_{OM}\approx22\,\textrm W POM≈22W。最大不失真输出电压 U o m ≈ 9.38 V U_{om}\approx9.38\,\textrm V Uom≈9.38V其峰值约为 13.3 V 13.3\,\textrm V 13.3V因而内部放大电路压降的最小值约为 1.1 V 1.1\,\textrm V 1.1V。为了减小非线性失真应增大内部放大电路压降的最小值当然势必减小电路的最大输出功率。
