模電第九章功率放大電路

1、華成英 第九章 功率放大電路清華大學華成英 第九章 功率放大電路9.19.1 概述概述9.29.2 互補輸出級的分析計算互補輸出級的分析計算華成英 9.1 概述一、功率放大電路研究的問題一、功率放大電路研究的問題二、對功率放大電路的要求二、對功率放大電路的要求三、晶體管的工作方式三、晶體管的工作方式四、功率放大電路的種類四、功率放大電路的種類華成英 1. 性能指標：輸出功率和效率。：輸出功率和效率。 若已知若已知uom，則可得，則可得pom。l2omomrup 最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。 2. 分析方法：因大信號作用，故應(yīng)采用圖解法

2、。：因大信號作用，故應(yīng)采用圖解法。 3. 晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。 在功放中，晶體管集電極或發(fā)射極電流的最大值接近在功放中，晶體管集電極或發(fā)射極電流的最大值接近最大集電極電流最大集電極電流icm，管壓降的最大值接近，管壓降的最大值接近c-e反向擊穿電反向擊穿電壓壓u(br)ceo， 集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗散功率散功率pcm 。稱為工作在盡限狀態(tài)。稱為工作在盡限狀態(tài)。一、功率放大電路研究的問題華成英 二、對功率放大電路的要求1. 1.輸出功率盡可能大:即在電源電壓一定的情況下，最即在電源電壓一定的情況下

3、，最大不失真輸出電壓最大。大不失真輸出電壓最大。2. 效率盡可能高: 即電路損耗的直流功率盡可能小，靜即電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時功放管的集電極電流近似為態(tài)時功放管的集電極電流近似為0。華成英 三、晶體管的工作方式1. 甲類方式：晶體管在信號的整個周期內(nèi)均處于導通狀態(tài)：晶體管在信號的整個周期內(nèi)均處于導通狀態(tài)2. 乙類方式：晶體管僅在信號的半個周期處于導通狀態(tài)：晶體管僅在信號的半個周期處于導通狀態(tài)3. 甲乙類方式：晶體管在信號的多半個周期處于導通狀態(tài)：晶體管在信號的多半個周期處于導通狀態(tài)華成英 1 1. 變壓器耦合功率放大電路 輸入信號增大，輸出功率如何變化？輸入信號增大，輸出功率如何變

4、化？ 輸入信號增大，管子的平均電流如何變化？輸入信號增大，管子的平均電流如何變化？ 輸入信號增大，電源提供的功率如何變化？效率如何變化？輸入信號增大，電源提供的功率如何變化？效率如何變化？四、功率放大電路的種類做功放適合嗎？做功放適合嗎？單管甲類電路為什么管壓降會為什么管壓降會大于電源電壓？大于電源電壓？華成英 乙類推挽電路 信號的正半周信號的正半周t1導通、導通、t2截止；負半周截止；負半周t2導通、導通、t1截止。截止。 兩只管子交替工作，稱為兩只管子交替工作，稱為“ 推挽推挽 ”。設(shè)。設(shè) 為常量，則負載為常量，則負載上可獲得正弦波。輸入信號越大，電源提供的功率也越大。上可獲得正弦波。輸入

5、信號越大，電源提供的功率也越大。2cesccomuvuibbeu0華成英 2. 2. otl 電路 2ccebivuuu靜態(tài)時，輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： vcct1crl地地 c 充電。充電。輸入電壓的負半周：輸入電壓的負半周： c 的的 “”t2地地rl c “ ” c 放電。放電。c 足夠大，才能認為其對交流信號相當于短路。足夠大，才能認為其對交流信號相當于短路。otl電路低頻特性差。電路低頻特性差。2)2(cesccomuvu因變壓器耦合功放笨重、自身損耗大，故選用因變壓器耦合功放笨重、自身損耗大，故選用otl電路電路。華成英 3. ocl電路輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半

6、周： vcct1rl地地輸入電壓的負半周：輸入電壓的負半周： 地地rl t2 vcc兩只管子交替導通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。兩只管子交替導通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。2cesccomuvu靜態(tài)時，靜態(tài)時，ueq ubq0。華成英 4. 4. btl 電路 輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周：vcc t1 rl t4地地輸入電壓的負半周：輸入電壓的負半周：vcc t2 rl t3地地22cesccomuvu是雙端輸入、雙端輸是雙端輸入、雙端輸出形式，輸入信號、負出形式，輸入信號、負載電阻均無接地點。載電阻均無接地點。管子多，損耗大，使管子多，損耗大，使效率低。效率低。華成英 幾種電路的

7、比較 單電源供電，單電源供電，笨重，效率笨重，效率低，低頻特性差。低，低頻特性差。單電源供電，單電源供電，低頻特性差。低頻特性差。雙電源供電，雙電源供電，效率高，低頻特性好。效率高，低頻特性好。單電源供電，單電源供電，低頻特性好；雙端輸入低頻特性好；雙端輸入雙端輸出。雙端輸出。華成英 9.2 互補輸出級的分析計算一、輸出功率一、輸出功率二、效率二、效率三、晶體管的極限參數(shù)三、晶體管的極限參數(shù)華成英 然后求出電源的平均功率，然后求出電源的平均功率，ccc(av)vvip效率效率vomppl2omomrup在已知在已知rl的情況下，先求出的情況下，先求出uom，則，則求解輸出功率和效率的方法華成英

8、 一、輸出功率2cesccomuvul2cesccom2)(ruvp數(shù)值較大數(shù)值較大不可忽略不可忽略大功率管的大功率管的uces常為常為23v。華成英 二、效率lcescccccc 0 lcesccv)(2 ) d( sin1ruvvtvtruvpl2cesccom2)(ruvpcccesccvom4 vuvpp電源電源電流電流華成英 3. 晶體管的極限參數(shù)cmlccmaxcirviceo(br)ccmaxce2uvutrtutuvp d sin) sin(21lom 0 omcctpt對對uom求導，并令其為求導，并令其為0，可得，可得ccccom 6 . 02vvu 在輸出功率最大時，因管

9、壓降最小，在輸出功率最大時，因管壓降最小，故管子損耗不大；輸出功率最小時，因故管子損耗不大；輸出功率最小時，因集電極電流最小，故管子損耗也不大。集電極電流最小，故管子損耗也不大。管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管壓降管壓降發(fā)射極電流發(fā)射極電流華成英 l22cctmax rvp0om0om2tmaxl2ccomcescesces2 . 0220uuppprvpu，則，則若若因此，選擇晶體管時，其極限參數(shù)因此，選擇晶體管時，其極限參數(shù)l2ccmaxtcmccmaxceceo(br)lccmaxccm22 . 02rvppvuurvii將將uom代入代入pt的表達式，可得

10、的表達式，可得華成英 討論一3. 最大輸出功率和效率的表達式；最大輸出功率和效率的表達式；1. 指出圖中放大電路部分；指出圖中放大電路部分；2. 說明電路中是否引入了級間反饋，是直流反饋還是交流反饋，說明電路中是否引入了級間反饋，是直流反饋還是交流反饋，若為交流負反饋則說明其反饋組態(tài)；若為交流負反饋則說明其反饋組態(tài)；4. 說明如何估算在輸出最大功率時輸入電壓的有效值；說明如何估算在輸出最大功率時輸入電壓的有效值；5. 說明說明d1d3和和rw的作用，的作用，c1c4的作用；的作用；6. 說明哪些元件構(gòu)成過流保護電路及其原理。說明哪些元件構(gòu)成過流保護電路及其原理。ccoml2omoml8lcesccom4 ,2 ,2vuruprrruvuuuauuuuaomiio,10華成英 討論二討論二：圖示各電圖示各電路屬于哪種功放？路屬于哪種功放？華成英 清華大學 華成英 討論三：出現(xiàn)下列故障時，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象出現(xiàn)下列故障時，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象?1. r2短路；短路；2. r2斷路；斷路；3. d1短路；短路；4. d1斷路；斷路；5. t1集電極