答案3章功率放大電路

1、第3章功率放大電路功率放大電路處于多級(jí)放大電路的末級(jí)或末前級(jí)，將前置電壓放大級(jí)送來的信號(hào)進(jìn)行功率放大，輸出足夠大的功率去驅(qū)動(dòng)負(fù)載(如揚(yáng)聲器、顯示器等) 。功率放大電路是電子設(shè)備中不可少的單元電路，本章需要掌握功放基本概念，了解功放電路參數(shù)。電壓放大電路與功率放大電路的區(qū)別：(1)任務(wù)不同電壓放大電路：不失真地提高輸入信號(hào)的幅度，以驅(qū)動(dòng)后面的功率放大級(jí)，通常工作在小信號(hào)狀態(tài)。 功率放大電路：信號(hào)不失真或輕度失真的條件下提高輸出功率，通常工作在大信號(hào)狀態(tài)。在前級(jí)電壓放大基礎(chǔ)上,再功率放大，為負(fù)載提供足夠的輸出功率(2)分析方法不同 電壓放大電路：采用微變等效電路法和圖解法；功率放大電路：圖解法概述

2、什么是功率放大器：? 供給負(fù)載足夠功率，控制它工作? 一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器，直流電源能量交流能量? 通常處于設(shè)備末級(jí)為了獲得大的輸出功率， 必須使功率放大電路輸出信號(hào)電壓大，輸出信號(hào)電流大，放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配。1、功率放大電路的特點(diǎn)(1)輸入、輸出電壓幅度大，輸出電流的幅度也大。大信號(hào)工作，極限運(yùn)用，電流幅值最大時(shí)，處于臨界飽合狀態(tài)。 功放管的工作電流Ic接近于集電極最大允許電流Icm ；電壓U ce接近于集電極一發(fā)射極的反向擊穿電壓U(br)ceo ；損耗功率Pc接近于集電極最大允許功率損耗Pcm 。(2)在大幅度信號(hào)的作用下，功放管的工作點(diǎn)可能進(jìn)入飽和區(qū)和截止區(qū)，從而使輸出信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重

3、的非線性失真。功放管因?yàn)楣ぷ麟娏骱碗妷捍螅讚p壞易失真。(3)功放管在大信號(hào)條件下工作，動(dòng)態(tài)分析時(shí)不允許采用微變等效電路法，采用圖解法 2、對(duì)功率放大電路的要求(1)在不失真的情況下，要求輸出盡可能大的功率，管子工作在極限的工作狀態(tài)。(2)要求提高效率負(fù)載得到的交流信號(hào)功率Po電源提供的直流功率Pdc(3)非線性失真要小。在大信號(hào)狀態(tài)工作必然引起失真的問題，這就存在增大輸出功率和失真嚴(yán)重的矛盾，這就 要求在電路結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，盡可能大的提高輸出功率，減小非線性失真。(4)充分考慮功放管的管耗和熱保護(hù)，安全工作。電源供給的能量大多數(shù)以管耗的形式消耗掉，通常功放電路中的工作管必須加散熱片。3、功率

4、放大器的類型(1)按功放管的工作狀態(tài)分 甲類功放：靜態(tài)工作點(diǎn) Q大致在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，功放管在輸入信號(hào)的整個(gè)周期都導(dǎo)通，靜態(tài) 1c較大，波形 女?,管耗大，效率低。(圖3-1 (a) 乙類功放：靜態(tài)工作點(diǎn)Q在% 。處，功放管只在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，靜態(tài)Ic 0,波形嚴(yán)重失真，管耗小，效率高。(圖3-1 (c) 甲乙類功放：靜態(tài)工作點(diǎn)Q靠近截止區(qū)，功放管導(dǎo)通的時(shí)間大于信號(hào)輸入半個(gè)周期小于一個(gè)周期，靜態(tài)Ic 0 ,一般功放常采用。(圖3-1 (b)上述功放特點(diǎn)：甲乙類放大和乙類放大電路因靜態(tài)電流很小，使電源供給的直流功率幾乎全部轉(zhuǎn)換成交流輸出信號(hào)，因此降低了管耗，提高了效率。但是，這兩種功

5、放電路都出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真。(2)按耦合方式分：變壓器耦合功放、OTL (無輸出變壓器)功放、 OCL(無輸出電容)功放和 BTL(雙向推挽無輸出變壓器)功放。(3)按制做工藝分：分立元件功放和集成功放(4)按工作頻譜分：低頻功放、高頻功放、寬帶功放、脈沖功率放大器 互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1、無輸出電容(OCD乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路(如圖3-2所示)(1)電路組成 由性能參數(shù)相同，極性相反(稱互補(bǔ)管)的兩只功率管M和V2組成。(M為NPN管，72為PNP管)雙電源供電。數(shù)值相同、極性相異。 每只管構(gòu)成射極輸出電路，輸出與負(fù)載RL直接耦合。兩管都無偏置，無直流工作點(diǎn)，呈乙類工作狀態(tài)。兩管交替導(dǎo)

6、通，互相補(bǔ)足。 (2)工作原理當(dāng)輸入信號(hào)ui 0時(shí)0 ,輸出電壓uo 0。兩管無偏置，則 M和V2都截止(Vb1 Vb2 0V ),則負(fù)載Rl上電流io當(dāng)輸入信號(hào)Ui 0時(shí)1)當(dāng)u f 0時(shí)(輸入信號(hào)Ui處于正半周)UBE1大于死區(qū)電壓V1導(dǎo)通，V2截止正半周電流 心通過負(fù)載Rl 形成正半周輸出電壓 Uo f 02）當(dāng)U p 0時(shí)（輸入信號(hào)Ui處于負(fù)半周）Uo P 0UBE2大于死區(qū)電壓V2導(dǎo)通，Vi截止 負(fù)半周電流ic2通過負(fù)載Rl形成負(fù)半周輸出電壓結(jié)論：Vi和V2兩只管輪流導(dǎo)通各半周，在負(fù)載RL上合成一個(gè)完整正弦波，每個(gè)電源僅工作半周（圖3-3給出了工作的波形圖，圖 3-4給出了圖解分析）

7、（3）參數(shù)計(jì)算輸出電流io和輸出電壓Uo1）輸出電流io的變化范圍為：2Icm,輸出電流最大幅值：Icm2）輸出電壓Uo的變化范圍為：2（Vcc Uces） 2IcmRL,輸出電壓最大幅值:U cem I cm RLVcc （忽略三極管的飽和壓降UCES）CES信號(hào)輸出最大功率Rm： Pom1 U 2cemiVc2CRl2 Rl直流源功率1）單個(gè)直流源提供的功率:Pe1VccicR(20t)1Vcc I cmSintd(20VCct)金叔(ic1 I cmsint ? I cmVCCRl2）兩個(gè)直流源提供的功率:Pe2Pe2 2Vc2CTRL效率78.5%兩管的總管耗p2V:p2VPePOm2

8、VCCCCvccCCTRL2Rl(4) VCC,2 Rl- OX（如圖3-5所示）（4）交越失真：由于管子的死區(qū)電壓使輸出電流的波形在正負(fù)半周過零處產(chǎn)生的非線性失真。（為了減小和克服交越失真，給兩個(gè)互補(bǔ)管子的基極建立一個(gè)較小的靜態(tài)偏置，使兩個(gè)管子在靜態(tài)時(shí)微導(dǎo)通，即使 管子工作在甲乙類的狀態(tài)。）2、無輸出電容（OCD甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（如圖3-6所示） 特點(diǎn)：雙電源供電、輸出無電容器。為解決交越失真，可給三極管稍稍加一點(diǎn)偏置，使之工作在甲乙類。加很少直流偏置，使 Q點(diǎn)稍高于截止點(diǎn) 3、無輸出變壓器（OTL）甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（如圖 3-7所示）（1）電路特點(diǎn)Vi為NPN管，2為PNP管。 兩只功率管Vi和V2性能參數(shù)相同，極性相反， 兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。（2）靜態(tài)分析（ui 0）兩管的射極靜態(tài)電位： VA VCC2電容C兩端電壓：u, ”C 2調(diào)整Ri、R2和R的阻值，使兩管處于微導(dǎo)通狀態(tài)。R和Vi、V2正向串聯(lián)產(chǎn)生合適的直流電壓 UBE1 和 U BE2 , 使M、V2工作在甲乙類狀態(tài)，克服交越失真。（3）動(dòng)態(tài)分析當(dāng)U f 0時(shí)（輸入信號(hào)Ui處于正半周）：Vi導(dǎo)通、V2截止；同時(shí)給電容充電 當(dāng)u p0時(shí)（輸入信號(hào)Ui處于負(fù)半周）：V2導(dǎo)通、Vi截止；電容放電，相當(dāng)于電源。此時(shí)，若輸出電容足夠大，其上電壓基本