模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)PPT 第9章 功率放大電路概念及互補輸出級的分析計算.ppt

1、第二十七講 功率放大電路,一、概述,二、互補輸出級的分析計算,一、概述,1. 功率放大電路研究的問題 （1） 性能指標(biāo)：輸出功率和效率。 功率放大電路的最大輸出功率是在輸入電壓為正弦波時，輸出基本不失真情況下，負(fù)載上可能獲得的最大交流功率 。若已知Uom，則可得Pom。,特點,1).要求輸出功率盡可能大，是大信號工作狀態(tài)，應(yīng)采用圖解法,2).由于處于大信號工作狀態(tài)，易產(chǎn)生非線性失真,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。 （3） 晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。 在功放中，晶體管通過的最大集電極或射極電流接近最大集電極電流，承受的最

2、大管壓降接近c-e反向擊穿電壓，消耗的最大功率接近集電極最大耗散功率。稱為工作在盡限狀態(tài)。,3).要考慮電路的功率轉(zhuǎn)換效率，并使其盡可能的高,4).需要解決功放管的散熱問題,2. 對功率放大電路的要求,（1）甲類方式：晶體管在信號的整個周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài) （2）乙類方式：晶體管僅在信號的半個周期處于導(dǎo)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(dǎo)通狀態(tài),（1）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大，即輸出功率盡可能大。 （2）效率盡可能高，因而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0。,3、晶體管的工作方式,（1）變壓器耦合功率放大電路 單管甲類電路,

3、輸入信號增大，輸出功率如何變化？ 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？,4. 功率放大電路的種類,適合做功放嗎？,乙類推挽電路,信號的正半周T1導(dǎo)通、T2截止；負(fù)半周T2導(dǎo)通、T1截止。 兩只管子交替工作，稱為“ 推挽 ”。設(shè) 為常量，則負(fù)載上可獲得正弦波。輸入信號越大，電源提供的功率也越大。,（2）OTL電路,輸入電壓的正半周： VCCT1CRL地 C 充電。,輸入電壓的負(fù)半周： C 的 “”T2地RL C “ ” C 放電。,C 足夠大，才能認(rèn)為其對交流信號相當(dāng)于短路。 OTL電路低頻特性差。,因變壓器耦合功放笨重、自身損耗大，故選用

4、OTL電路。,（3） OCL電路,輸入電壓的正半周： VCCT1RL地,輸入電壓的負(fù)半周： 地RL T2 VCC,兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。,靜態(tài)時，UEQ UBQ0。,（4）BTL電路,輸入電壓的正半周：VCC T1 RL T4地,輸入電壓的負(fù)半周：VCC T2 RL T3地,是雙端輸入、雙端輸出形式，輸入信號、負(fù)載電阻均無接地點。 管子多，損耗大，使效率低。,幾種電路的比較,變壓器耦合乙類推挽：單電源供電，笨重，效率低，低頻特性差。 OTL電路：單電源供電，低頻特性差。 OCL電路：雙電源供電，效率高，低頻特性好。 BTL電路：單電源供電，低頻特性好；雙端輸入雙端輸出。

5、,復(fù)習(xí). 交越失真,消除失真的方法： 設(shè)置合適的靜態(tài)工作點。,信號在零附近兩只管子均截止,開啟電壓,復(fù)習(xí)、消除交越失真的互補輸出級,對偏置電路的要求：有合適的Q點，且動態(tài)電阻盡可能小，即動態(tài)信號的損失盡可能小。 如果信號為零時兩只管子處于臨界導(dǎo)通或微導(dǎo)通狀態(tài)，那么當(dāng)有信號輸入時兩只管子中至少有一只導(dǎo)通，因而消除了交越失真。 二極管導(dǎo)通時，對直流電源的作用可近似等效為一個0.60.8V的直流電池，對交流信號的作用可等效為一個數(shù)值很小的動態(tài)電阻。,復(fù)習(xí)、消除交越失真的互補輸出級,二、互補輸出級的分析估算,求解輸出功率和效率的方法:,然后求出電源的平均功率，,效率,1. 輸出功率,在已知RL的情況下

6、，先求出Uom，則,2. 效率,3. 晶體管的極限參數(shù),PT對UOM求導(dǎo)，并令其為0，可得,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,因此，選擇晶體管時，其極限參數(shù),將UOM代入PT的表達(dá)式，可得,討論：出現(xiàn)下列故障時，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象?,1. R2短路； 2. R2斷路； 3. D1短路； 4. D1斷路； 5. T1集電極開路。,T2、T5的極限參數(shù)： PCM1.5W，ICM600mA，UBR（CEO）40V。,已知二極管的導(dǎo)通電壓UD0.7V，晶體管導(dǎo)通時的UBE0.7V，T2和T4管發(fā)射極靜態(tài)電位UEQ0V。,（1）T1、T3和T5管基極的靜態(tài)電位各為多少？,T1、T3和T5管基極的靜態(tài)電位分別為 UB11.4V UB30.7V UB517.3V,設(shè)R210k，R3100。若T1和T3管基極的靜態(tài)電流可忽略不計，則T5管集電極靜態(tài)電流為多少？靜態(tài)時uI？,已知T2和T4管的飽和管壓降UCES2V，靜態(tài)時電源電流可忽略不計。試問負(fù)載上可能獲得的最大輸出功率Pom和效率各為多少