功率放大電路 ppt課件

1、 第四章第四章功率放大電路功率放大電路 功功 率率 放放 大大 電電 路路 內(nèi)容提要內(nèi)容提要1 1、功率放大電路的主要特點、功率放大電路的主要特點2 2、互補對稱式功率放大電路、互補對稱式功率放大電路3 3、實踐的功率放大電路、實踐的功率放大電路4 4、集勝利率放大器、集勝利率放大器 功功 率率 放放 大大 電電 路路4.14.1功率放大電路的主要特點功率放大電路的主要特點功率放大電路以獲得最大輸出功率放大電路以獲得最大輸出功率為目的，即不僅要求足夠大的功率為目的，即不僅要求足夠大的電壓變化量，而且還要求足夠大的電壓變化量，而且還要求足夠大的電流變化量，它能高效地把直流電電流變化量，它能高效地

2、把直流電能轉(zhuǎn)化為按輸入信號變化的交流電能轉(zhuǎn)化為按輸入信號變化的交流電能，即可以向負載提供足夠輸出功能，即可以向負載提供足夠輸出功率的電路稱為功率放大器，簡稱功率的電路稱為功率放大器，簡稱功放放 功功 率率 放放 大大 電電 路路一、功率放大電路具有四個方面的特點和一、功率放大電路具有四個方面的特點和要求：要求： 1 1、輸出功率盡能夠要高、輸出功率盡能夠要高 2 2、效率要高、效率要高設(shè)放大器的輸出功率為設(shè)放大器的輸出功率為PoPo，電源耗費，電源耗費的功率為的功率為PV,PV,那么功放電路的效率為：那么功放電路的效率為： cmcemcmcemom2122IUIUP VOPP 功功 率率 放放

3、 大大 電電 路路3 3、非線性失真要小、非線性失真要小4 4、要思索功率管的散熱和維護問題、要思索功率管的散熱和維護問題5 5、在分析方法上，通常采用圖解法、在分析方法上，通常采用圖解法6 6、功放中晶體管常任務(wù)在極限形狀、功放中晶體管常任務(wù)在極限形狀 功功 率率 放放 大大 電電 路路二、功率放大電路提高效率的主要途徑二、功率放大電路提高效率的主要途徑放大電路的四種任務(wù)形狀：放大電路的四種任務(wù)形狀：. .甲類：甲類：T T管在信號管在信號UiUi整個周期內(nèi)都導通。整個周期內(nèi)都導通。ICQICQ較較大，管耗大大，管耗大. .乙類：乙類：T T管在信號為半周時間導通管在信號為半周時間導通甲類3

4、60導電TtD2導通角 功功 率率 放放 大大 電電 路路 .甲乙類：T管在信號在小于一周期大于半周期導通、管耗低、提高 .丙類：T管在信號半周時間導通 甲乙類180360導電 功功 率率 放放 大大 電電 路路4.24.2互補對稱式功率放大電路互補對稱式功率放大電路.1OTL OTL 互補對稱電路互補對稱電路2CCV一、一、OTL OTL 乙類互補對乙類互補對稱電路稱電路 由兩只性能匹配由兩只性能匹配的功率三極管共用一的功率三極管共用一個射極負載的共集電個射極負載的共集電極電路極電路( (射極輸出器射極輸出器) )組成組成 功功 率率 放放 大大 電電 路路任務(wù)過程：在輸入信

5、號任務(wù)過程：在輸入信號的正半周，的正半周，VT1 VT1 導通，導通，iC1 iC1 流過負載；流過負載；負半周，負半周，VT2VT2導通，導通，iC2 iC2 流過負載。流過負載。在信號的整個周期都有電流流過負載，負載上 iL 和 uO 根本上是正弦波。交越失真電容器電容器C C選擇：選擇：LL21fRC 功功 率率 放放 大大 電電 路路二、二、OTL OTL 乙類互補電路圖解分析乙類互補電路圖解分析假設(shè)假設(shè)VT1VT1、VT2VT2的特性曲線對稱：的特性曲線對稱：Icm1 = Icm2 Icm1 = Icm2 IcmIcm，Ucem1 = Ucem2 = UcemUcem1 = Ucem

6、2 = Ucem， 那么：那么：CESCCcem2UVU 功功 率率 放放 大大 電電 路路L2cmCC0cmCCV2)(dsin12CCRVIVttIVPww%5 .784=EoPP 功功 率率 放放 大大 電電 路路二、二、OTL OTL 甲乙類互補甲乙類互補 對稱電路對稱電路為處理交越失真，可為處理交越失真，可給三極管稍稍加一點給三極管稍稍加一點偏置，使之任務(wù)在甲偏置，使之任務(wù)在甲乙類乙類, ,此時的甲乙類互此時的甲乙類互補對稱功率放大電路補對稱功率放大電路如下圖。如下圖。OTL甲乙類互補對稱輸出級 功功 率率 放放 大大 電電 路路上 圖 中 R 、VD1、VD2 為兩管提供一小的靜態(tài)

7、偏置電壓，使得在輸入信號等于零時，管子微導通，以抑制交越失真。OTL甲乙類互補電路波形圖tuIOtiC1OtiC2OtuOO 功功 率率 放放 大大 電電 路路.2OCL OCL 互補對稱電路互補對稱電路OCL 互補對稱電路Ucem = VCC - UCESL2CCL2CESCCLcem2om22)(21RVRUVRUPL2cmCC0cmCCVCC22)(dsin1RVIVttIVP ww%5 .784Vom PP 功功 率率 放放 大大 電電 路路OCLOCL電路中晶體管的選擇電路中晶體管的選擇 一、一、 最大管壓降最大管壓降UCEmax=2VCC二、集電極最大電流二、集電極

8、最大電流思索留有一定的余量思索留有一定的余量, ,那么那么LCESCCECRUVII1maxmaxLCCmaxCRVI 功功 率率 放放 大大 電電 路路三、集電極最大功耗三、集電極最大功耗管壓降和集電極電流的瞬時值為管壓降和集電極電流的瞬時值為 當 UOM0.6VCC時，PT=PTmax。將UOM代入PT的表達式，可得令 ，可以求得41sinsin21sinsin20OMOMCCLLOMOMCCTLOMCOMCCCEUUVRtRUtUVPtRUitUVuwwww0OMTdUdPCCCCOMVVU6 . 02 功功 率率 放放 大大 電電 路路；當UCES=0時，可得所以，應選擇晶體管的極限參

9、數(shù)為所以，應選擇晶體管的極限參數(shù)為 L22CCmaxTRVPomom2maxTP2 . 0P2PomCMLCCCMCCCEOP2.0PRVIV2UBR 功功 率率 放放 大大 電電 路路. .功放管散熱問題功放管散熱問題 由于功率放大器的任務(wù)電壓、電流都很大，由于功率放大器的任務(wù)電壓、電流都很大，管耗大，使管子本身升溫發(fā)熱。當管子溫度升高管耗大，使管子本身升溫發(fā)熱。當管子溫度升高到一定程度鍺管普通為到一定程度鍺管普通為 75 90 75 90 ，硅管，硅管為為 150 150 后，就會損壞晶體構(gòu)造。因此，應后，就會損壞晶體構(gòu)造。因此，應采取散熱措施，通常是給功放管加裝由銅、鋁等采取散熱措施，通

10、常是給功放管加裝由銅、鋁等導熱性能良好的金屬資料制成的散熱片子板，導熱性能良好的金屬資料制成的散熱片子板，加裝了散熱片的功放管可充分發(fā)揚管子的潛力，加裝了散熱片的功放管可充分發(fā)揚管子的潛力，添加輸出功率而不損壞管子。添加輸出功率而不損壞管子。 功功 率率 放放 大大 電電 路路例例: : OTL OTL互補對稱功放如互補對稱功放如以下圖所示，設(shè)電容以下圖所示，設(shè)電容 C C足夠大，足夠大， 三極管的飽三極管的飽和電壓降和電壓降VCES=1V,VCES=1V,問：問：T1T2D1D2R1R2RWRLC+15VUoI DUiA(1)(1)按功放分類電路中按功放分類電路中T1, T1, T2,T2,

11、的任務(wù)方式為哪種；的任務(wù)方式為哪種；(2)(2)電阻電阻R1R1和和D1D1、D2D2的作用；的作用；(3)(3)電位器電位器RWRW的作用；的作用；(4)(4)試求負載試求負載RLRL上得到的最上得到的最大不失真輸出功率大不失真輸出功率PomaxPomax。 功功 率率 放放 大大 電電 路路解：解： (1)(1)功率放大器分類通常以輸入信號的一個周期功率放大器分類通常以輸入信號的一個周期中，三極管的導通形狀，即導通角中，三極管的導通形狀，即導通角的大小的大小劃分：劃分： =2=2 甲甲 類類 = = 乙乙 類類 22 甲乙類甲乙類 丙丙 類類 電路中，電路中，T1T1、 T2T2、的導通角

12、、的導通角 22，故故 為甲乙類方式。為甲乙類方式。 功功 率率 放放 大大 電電 路路 (2)為T1、T2管提供靜態(tài)偏置電壓，動態(tài)情況下可消除 Ui幅度較小時由于三極管的死區(qū)而引起的交越失真。 (3)調(diào)理電位器使三極管T1、T2基極B1、B2間有一適宜的電流D和壓降VB1B2,壓降VB1B2確保T1、T2 管在靜態(tài)時處于導通形狀。另外調(diào)整Rw可使電容C兩端的電壓為0.5 VCC。 功功 率率 放放 大大 電電 路路(4)(4)最大不失真輸出功率最大不失真輸出功率LCESCCRVVP2max0)221(W64. 2 功功 率率 放放 大大 電電 路路例例: : 某某OCLOCL互補對稱電路互補

13、對稱電路如以下圖所示，知三如以下圖所示，知三極管極管T1 T1 、T2T2的飽和壓的飽和壓降為降為VCES VCES =1V,VCC=18V,=1V,VCC=18V,RL= 8RL= 8. .iU2RT2DD21R1WRT1RLUoVccAVcc(1)(1)計算電路的最大不失真輸出計算電路的最大不失真輸出功率功率PomaxPomax；(2)(2)計算電路的效率；計算電路的效率；(3)(3)求每個三極管的最大管耗求每個三極管的最大管耗PTPT；(4)(4)為保證電路正常任務(wù)，所選為保證電路正常任務(wù)，所選三極管三極管U(BR)CEOU(BR)CEO和和CMCM應為多大；應為多大； 功功 率率 放放

14、 大大 電電 路路 解：LCESCCRVVP2max0)2() 1 (W1 .18WRVPLCCV8 .252)2(2%2 .70max0VPP 功功 率率 放放 大大 電電 路路 4.1W (4)當一個管子處于飽和形狀，另一個管子c、 e間接受的電壓接近2VCC所以，ARVLCCCM25. 2818RVPLCCT)3(22VVUCCCEOBR362)( 功功 率率 放放 大大 電電 路路4.34.3實踐的功率放大電路實踐的功率放大電路.1OTL OTL 音頻功率放大電路音頻功率放大電路 功功 率率 放放 大大 電電 路路分析該電路的組成，并估算其主要的技術(shù)目的 一、該電路由三

15、級構(gòu)成：前置放大級：VT1組成的靜態(tài)任務(wù)點穩(wěn)定電路中間級：VT2組成的單管共射放大電路功率輸出級：VT3、VT4組成的OTL互補對稱電路 功功 率率 放放 大大 電電 路路二、1、閉環(huán)電壓放大倍數(shù)1011 . 01 . 01014144iof RRRFUUAu2、最大輸出功率Lom2om2RUP V 4.5V)5 . 01212(2R11CESCCom UUVU W63. 0W)165 . 421(22Lom2om * * RUP 功功 率率 放放 大大 電電 路路.2OTL OTL 高保真功率放大電路高保真功率放大電路 功功 率率 放放 大大 電電 路路高保真 OTL 功率放

16、大電路分析該電路的組成，并估算其主要的技術(shù)目的一、該電路由三級構(gòu)成：差動放大輸入級：VT1、VT2、VT3組成的恒流源式放大電路中間級：VT4、VT5組成的共射放大電路功率輸出級：VT6、VT7、VT8、VT9組成的OTL準互補對稱放大電路 功功 率率 放放 大大 電電 路路二、二、1. 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)5 .3662. 062. 022b2Fb2iof RRRUUAu2. 最大輸出功率Lom2om2RUP V7 . 91V)18 . 027 . 0124(Re9BE9BE7Re4EC4CCom UUUUUVU W3 .24W)87 .1921(22Lom2om * * RUP

17、 功功 率率 放放 大大 電電 路路4.44.4集勝利率放大器集勝利率放大器一、集勝利放 5G31 功功 率率 放放 大大 電電 路路集勝利放 5G31 的電路原理圖該電路內(nèi)部的組成：三個電壓放大級和一個功率放大輸出級.輸入級：VT1、VT2組成單端輸入、雙端輸出的長尾失差動放大電路.第二級：VT4組成的單管放大電路.第三級：VT5組成的單管共射放大電路.功率輸出級：OTL甲乙類互補對稱放大電路VT6-VT13組成，VT9和VT10組成NPN型復合管；VT11、VT12和VT13組成PNP型復合管；VT6、VT7、VT8接成二極管，使電路任務(wù)在甲乙類形狀 功功 率率 放放 大大 電電 路路1.

18、 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)11110110810iof RRRUUAu2. 最大輸出功率 W1W82)22/12(2)2/(2L2CESCCom RUVP 功功 率率 放放 大大 電電 路路二、集勝利率放大器 ITT2301AFITT2301AF集勝利率放大器是美國CaAsTEK公司的產(chǎn)品,該放大器運用該公司的自調(diào)整 MSAG-lite工藝。采用單電源供電,具有100%的占空比、其任務(wù)頻率范圍為23002600MHz，適用在2.4GHzISM、無繩、無繩公用交換機和有線 /無線局域網(wǎng)RLL/WLL等系統(tǒng)中運用 功功 率率 放放 大大 電電 路路 以下圖是一個實踐的微波功率放大電路,圖中,T1到T7均選用50的接地共面波導,C1-C7均為多層瓷介電容器, L1