模電17第三章功放課件

2．功率放大器工作狀態(tài)的分類

(1)甲類（A類）工作狀態(tài)

（a）甲類功放的轉(zhuǎn)移特性Q飽和區(qū)截止區(qū)iCuBE功率管在輸入信號的一周期內(nèi)都導(dǎo)通晶體管導(dǎo)通角θ＝1800

0ωtθ3．4功率輸出級電路

1．功放的特點和指標(biāo)略輸出功率大，效率高2023/2/6模電課件2．功率放大器工作狀態(tài)的分類

(2)乙類(B類)工作狀態(tài)

QiC飽和區(qū)截止區(qū)uBE（b）乙類功放的轉(zhuǎn)移特性晶體管只在輸入信號正半周工作在放大區(qū)(導(dǎo)通)晶體管導(dǎo)通角θ＝900

0ωtθ2023/2/6模電課件(3)甲乙類(AB類)工作狀態(tài)

晶體管在信號的大半周期間導(dǎo)通，導(dǎo)通角1800＞θ＞900

0ωtθ（c）甲乙類功放的轉(zhuǎn)移特性Q飽和區(qū)截止區(qū)iCuBE2023/2/6模電課件QECUCESIBQICEOICQUcemIcmUCEQEC/RcABODCIcmUCEQ+ICR’L≈ECUcem3．甲類放大器的輸出功率

uCEiC（1）電源提供的平均功率PE為

PE=ECICQ

最大不失真輸出電壓的幅度

最大不失真輸出電流的幅度

RbRcC1+uce-+us-ECQ（3）甲類功放的最大效率η為

（2）電路可能的最大交流輸出功率POmax

實際上由于飽和壓降UCES和穿透電流ICEO等因素的影響，甲類功放的最大效率η總是小于25%2023/2/6模電課件3．甲類放大器的輸出功率

（4）晶體管的最大管耗PTmax

PTmax=PE－Pomin

PT=PE－PoRbRcC1+uce-+us-EC0

PTmax=PE=ECICQ

輸入信號為零時，負(fù)載和晶體管消耗全部直流功率，晶體管的管耗最大；而當(dāng)最大輸出時，晶體管的管耗最小，Rc為最佳匹配時，輸出功率才有可能達到最大交流輸出功率POmax。

2023/2/6模電課件(2)乙類(B類)工作狀態(tài)

QiC飽和區(qū)截止區(qū)uBE（b）乙類功放的轉(zhuǎn)移特性晶體管只在輸入信號正半周工作在放大區(qū)(導(dǎo)通)晶體管導(dǎo)通角θ＝900

0ωt2023/2/6模電課件截止區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)（3）傳輸特性uiT2T1RL+uo-ECEEiO死區(qū)跟隨區(qū)死區(qū)飽和區(qū)跟隨區(qū)uouii死區(qū)：ui=0,±0.5V范圍產(chǎn)生非線性失真→交越失真ii跟隨區(qū)：ui≈u0ui>UBE1→正跟隨區(qū)ui<UBE1→負(fù)跟隨區(qū)線性區(qū)域iii飽合區(qū)uo=EC－UCE1(sat)uo=-EE+UCE2(sat)飽合區(qū):產(chǎn)生非線性失真→消波失真2023/2/6模電課件死區(qū)死區(qū)uoui（4）甲乙類互補推挽電路

消除交越失真方法：為T1和T2提供一定量的靜態(tài)偏置，使其工作在甲乙類工作狀態(tài)。

T2T1RL+uo-EC-EEiOuiRRD1

、D2和R構(gòu)成偏置電路

+UD1_+UD1_UD1=UBE1=UON1UD2=UBE2=UON2

uouiuouiuoui由于靜態(tài)偏置電流較小，其工作原理和分析方法與乙類近似相同

2023/2/6模電課件IC1=0,VCE1=EC

靜態(tài)工作點：Q

EC=-EE

（5）乙類互補推挽放大器的圖解分析

T2T1RL+uo-EC-EEiOuiRR+UD1_+UD1_uCE1iC1T2T1RL+uo-EC-EEiOuiT1交流負(fù)載線：過Q點，斜率為-1/RL的直線iC2uCE2T2靜態(tài)工作點：Q

IC2=0,VCE2=-EE

QQ交流負(fù)載線：過Q點，斜率為-1/RL的直線AUCESUCESUomIomEC=-EE

（1）輸出功率

最大不失真輸出電壓

(Uom)max=EC–UCES

最大不失真輸出電流

(Iom)max=(Uom)max

/RL

最大不失真輸出功率EC>>UCES

(Uom)max

≈

ECD2023/2/6模電課件（3）最大可能管耗(最大瞬時管耗)單管T1的瞬時功耗為Pc=uCE1iC1(EC-iC1RL)T2T1RL+uo-ECuiuoiC1uCE1=(EC-iC1RL)iC1=ECiC-iC2RL

令dPc

/diC=0,可求得當(dāng)iC=EC/2RL時，單管最大可能管耗為

PCmax=EC2/2RL

-EC2/4RLPCmax=0.5POmax

PCmax=EC2/4RL

單管T1的瞬時功耗為單管最大可能管耗是最大輸出功率的二分之一。最大可能管耗發(fā)生在負(fù)載線中點處。2023/2/6模電課件（4）直流電源供給的最大功率PEmax

電源EC（或EE）供給T1（或T2）的平均電流ic1ωt電源供給的最大功率為：Iommax(Iom)

max(Uom)

maxRLUomuCE1iC1iC2uCE2QAUCESUCESIomEC=-EE

DPEmax≈Pomax+2PT1max

2023/2/6模電課件（5）最大效率ηmax

>實際效率（6）功率BJT管的選擇(1)每只BJT的最大允許管耗PCM必須大于PT1max=0．2Pomax。(2)考慮到當(dāng)T2接近飽和導(dǎo)通時，-uCE2≈0，此時T1管的uCEl具有最大值，且等于2EC。因此，應(yīng)選用BUCEO>2EC的管子(3)通過BJT的最大集電極電流為EC／RL，所選BJT的ICM一般不宜低于此值maxmaxmaxuiT2T1RL+uo-ECEEiOUomuCE1iC1iC2uCE2QAUCESUCESIomEC=-EE

D2023/2/6模電課件作業(yè)：P1323.133.14

2023/2/6模電課件RR+UD1_+UD1_T2T1RL+uo-EC-EEiOui3．4．3其他乙類推挽功率放大器+uo-RLECuiRb1Rb1T2T1Re1．變壓器耦合推挽功放（1）電路結(jié)構(gòu)T1和T2

NPN同型號、相同特性T1T2ECRb1Rb1基極偏置電路EC,Rbl和Rb

消除交越失真T1和T2工作在甲乙類狀態(tài)Tr1ui1ui2Tr2u1/uL=N1/N2

ic1/iL=N2/N1

設(shè)變壓器Tr2的初級繞組總匝數(shù)為2N1，次級繞組匝數(shù)為N2

ui1=-ui2

u1/ic1=(N1/N2)2uL/iL

令：u1/ic1=R'L

R'L1

uL/iL=RL

RL

負(fù)載RL折合到初級繞組上半部分的等效電阻R'L1

R’L1R’L2R'L1=(N1/N2)2RLR'L2=(N1/N2)2RLTr2具有阻抗變換的作用,可通過調(diào)節(jié)N1/N2來實現(xiàn)最佳負(fù)載阻抗R'L，得到最大不失真功率2023/2/6模電課件+uo-RLECuiRb1Rb1T2T1Re（2）工作原理分析

ui1ui2iC1iC2iLuiui1ui2iC1iC2iLuo體積大、價格貴、低頻響應(yīng)差、本身有損耗，而且由于漏感和寄生電容的存在，使經(jīng)過變壓器引入深度負(fù)反饋時極易引起自激振蕩。

2023/2/6模電課件T2T1RL+uo-ECui-ECT2T1RL+uo-ECuiCOTL功放OCL功放大電容，單電源無電容，雙電源2023/2/6模電課件T2T1RL+uo-ECui-ECT2T1RL+uo-ECuiC2023/2/6模電課件3．4．4達林頓組態(tài)(也稱復(fù)合管）

T2T1iB1iB2iE1iC1iC2iE2iB2iB1iE2iC2iE1正確的復(fù)合管應(yīng)該滿足以下幾個條件：①內(nèi)部電極相連處不能造成電流流向的沖突。②兩進一出為NPN，一進兩出為PNPTCBE