功率放大電路設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 論 文功率放大電路設(shè)計(jì)目錄摘要前言第一章 放大電路的性能指標(biāo)1.1 放大倍數(shù)1.2 輸入電阻ri (3) 輸出電阻ro1.3 輸出電阻ro1.4 通頻帶1.5 失真度1.6 頻率響應(yīng)1.7 音調(diào)控制范圍1.8 信噪比第二章 功率放大電路概述2.1 功率放大電路的特點(diǎn)2.2 主要技術(shù)指標(biāo)2.3 功率放大電路中的晶體管2.4 功率放大電路的分析方法第三章 功率放大電路的組成3.1 為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路3.2 變壓器耦合功率放大電路3.3 無(wú)輸出變壓器的功率電路3.4 無(wú)輸出電容的功率放大電路3.5 橋式推挽功率放大電路 第四章 互補(bǔ)功率放大電路 4.1 ocl電路的組成

2、及工作原理 4.2 ocl電路的輸出功率及效率 4.3 ocl電路中晶體管的選擇致謝參考文獻(xiàn) 摘要 該課題主要講述了：功率放大電路的發(fā)展過(guò)程，功率放大電路的原理，組成，分類，性能指標(biāo)及對(duì)性能指標(biāo)的分析，各個(gè)類型放大電路的特點(diǎn)及使用場(chǎng)合，整個(gè)放大電路的分析，設(shè)計(jì)，以及對(duì)在設(shè)計(jì)放大電路過(guò)程中出現(xiàn)的一些相關(guān)問(wèn)題的解決方案，功率放大器研究的主要問(wèn)題是如何獲得高效率、大功率輸出。根據(jù)高頻功率放大器輸出功率不同，有便攜式毫瓦級(jí)小功率，還有千瓦或兆瓦級(jí)的大功率高頻功放。無(wú)論是小功率還是大功率，其輸出高頻信號(hào)的功率都是由直流電源的能量經(jīng)功率放大器轉(zhuǎn)化而來(lái)，實(shí)踐證明，功率放大器工作在甲類（a）狀態(tài)效率最低；乙類

3、（b）狀態(tài)效率比甲類高；丙類（c）狀態(tài)效率更高。為了獲得高效率，高頻功率放大器通常工作在丙類狀態(tài)關(guān)鍵詞：放大電路、前言 在無(wú)線電廣播和通信的發(fā)射機(jī)中，高頻載波信號(hào)由振蕩器產(chǎn)生，一般情況下，高頻振蕩信號(hào)的功率很小，不能滿足天線對(duì)發(fā)射功率的要求，需要對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行功率放大。在發(fā)射機(jī)中完成功率放大的電路稱作高頻功率放大電路。高頻信號(hào)的基本特征是其頻率高，能以無(wú)線電波的形式發(fā)射，因此，高頻功率放大電路也稱射頻功率放大電路。高頻功率放大器研究的主要問(wèn)題是如何獲得高效率、大功率輸出。根據(jù)高頻功率放大器輸出功率不同，有便攜式毫瓦級(jí)小功率，還有千瓦或兆瓦級(jí)的大功率高頻功放。無(wú)論是小功率還是大功率，其輸出高頻信

4、號(hào)的功率都是由直流電源的能量經(jīng)功率放大器轉(zhuǎn)化而來(lái)。根據(jù)采用的負(fù)載不同，高頻功率放大器可分為窄帶功率放大器和寬帶功率放大器。窄帶功率放大器是以選頻網(wǎng)絡(luò)為負(fù)載。因此又把它稱為諧振功率放大器。寬帶功率放大器是以寬帶傳輸線變壓器為負(fù)載。因此又把它稱為非諧振功率放大器。寬帶功率放大器可解決窄帶功率放大器難于迅速變換選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的問(wèn)題。寬帶功率放大器的負(fù)載不具有濾波能力。所謂窄帶信號(hào)是指帶寬遠(yuǎn)小于中心頻率的信號(hào)。例如，中波廣播電臺(tái)的帶寬為10khz,如果中心頻率為1000khz，則它的相對(duì)頻帶寬度只有1。按功率放大管導(dǎo)通角的不同，高頻功率放大器可分為甲類、乙類、丙類、丁類等；所謂功率放大管導(dǎo)通角，是指

5、放大管在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短。如果在信號(hào)的正負(fù)半周，功放管始終處于導(dǎo)通狀態(tài)，則稱功放管處于甲類工作狀態(tài)，所組成的功放電路也就稱為甲類功放電路；如果功放管在信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)截止，半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通，稱電路為乙類功放電路。如果功放管只在正半周的一小部分時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，即只有正半周的信號(hào)超過(guò)一定的幅度以后功放管才導(dǎo)通，信號(hào)在負(fù)半周及正半周輸入信號(hào)幅度較小時(shí)均不導(dǎo)通，稱電路為丙類功放電路。實(shí)踐證明，功率放大器工作在甲類（a）狀態(tài)效率最低；乙類（b）狀態(tài)效率比甲類高；丙類（c）狀態(tài)效率更高。為了獲得高效率，高頻功率放大器通常工作在丙類狀態(tài)。本章首先討論工作在丙類狀態(tài)的諧振功率放大器，然后討論寬帶功率放大

6、器的工作原理。第一章 放大電路的性能指標(biāo)1.1 放大倍數(shù)輸出信號(hào)的電壓和電流幅度得到了放大，所以輸出功率也會(huì)有所放大。對(duì)放大電路而言有電壓放大倍數(shù)、電流放大倍數(shù)和功率放大倍數(shù)，它們通常都是按正弦量定義的。放大倍數(shù)定義式中各有關(guān)量如圖所示。圖5-1放大倍數(shù)的定義電壓放大倍數(shù)定義為電流放大倍數(shù)定義為功率放大倍數(shù)定義為1.2 輸入電阻ri輸入電阻是表明放大電路從信號(hào)源吸取電流大小的參數(shù)，ri大，放大電路從信號(hào)源吸取的電流則小，反之則大。ri的定義見(jiàn)圖和式(03.04)圖5-2輸入電阻的定義1.3 輸出電阻ro 輸出電阻是表明放大電路帶負(fù)載的能力，ro大，表明放大電路帶負(fù)載的能力差，反之則強(qiáng)。ro的定

7、義見(jiàn)圖和式(03.05)。圖(a)是從輸出端加假想電源求ro，圖(b)是通過(guò)放大電路負(fù)載特性曲線求ro。 圖6-1 圖6-2(a) 從輸出端求vo (b) 從負(fù)載特性曲線求輸出電阻的定義根據(jù)圖03.04(b)，在帶rl時(shí)，測(cè)得 ，開(kāi)路時(shí)輸出為 。根據(jù)式（03.05）有 注意：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻通常都是在正弦信號(hào)下的交流參數(shù)，只有在放大電路處于放大狀態(tài)且輸出不失真的條件下才有意義。1.4 通頻帶 放大電路的增益a(f) 是頻率的函數(shù)。在低頻段和高頻段放大倍數(shù)通常都要下降。當(dāng)a(f)下降到中頻電壓放大倍數(shù)a0的時(shí)，即 a(fl)=a(fh)= (03.07)相應(yīng)的頻率fl稱為下限頻率，f

8、h稱為上限頻率，如圖03.05所示。 圖7-1通頻帶的定義1.5 失真度 通過(guò)功率放大器放大在、輸出信號(hào)應(yīng)該同輸入信號(hào)內(nèi)容完全相同，只是幅度（電壓）不同而已。也訓(xùn)是說(shuō)，功率放大器推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音應(yīng)該同講話人的聲音完全一樣，只是音量大小不同而已。事實(shí)上，通過(guò)揚(yáng)聲器放出的聲音同講話人的聲音多少會(huì)有一些區(qū)別。質(zhì)量低劣的功率放大器發(fā)出的聲音甚至同講話人的聲音相差很遠(yuǎn)，有時(shí)還產(chǎn)生悶塞、沙啞的聲音。我們把功率放大器輸出信號(hào)同輸入信號(hào)不同，產(chǎn)生畸變的這種現(xiàn)象叫做失真。 音頻信號(hào)通過(guò)功率放大器后，由于非線性元件所引起的各種諧波成份，新增加總諧波成份的均方根與原來(lái)信號(hào)有效值的百分比來(lái)表示。普通功放約1.2%

9、；優(yōu)質(zhì)功放約0.010.003%。由于測(cè)量失真度的現(xiàn)行方法是單一的正弦波，不能反映出放大器的全貌。實(shí)際的音樂(lè)信號(hào)是各種速率不同的復(fù)合波，其中包括速率轉(zhuǎn)換、瞬態(tài)響應(yīng)等動(dòng)態(tài)指標(biāo)。故高質(zhì)量的放大器有時(shí)還注明互調(diào)失真、瞬態(tài)失真、瞬態(tài)互調(diào)失真等參數(shù)。( l)互調(diào)失真(imd)：將互調(diào)失真儀輸出的125hz與lkhz的簡(jiǎn)諧信號(hào)合成波，按4:1的幅值輸入到被測(cè)量的放大器中，從額定負(fù)載上測(cè)出互調(diào)失真系數(shù)。(2)瞬態(tài)失真(tim)：將方波信號(hào)輸入到放大器后，其輸出波形包絡(luò)的保持能力來(lái)表達(dá)。如放大器的轉(zhuǎn)換速率不夠，則方波信號(hào)即會(huì)產(chǎn)生變形，而產(chǎn)生瞬態(tài)失真。主要反映在快速的音樂(lè)突變信號(hào)中，如打擊樂(lè)器、鋼琴、木琴等，如

10、瞬態(tài)失真大，則清脆的樂(lè)音將變得含混不清。(3)瞬態(tài)互調(diào)失真：將3.15khz的方波信號(hào)與15khz的正弦波信號(hào)按峰值振幅比4:1混合，經(jīng)放大器后，新增加全部互調(diào)失真的產(chǎn)物有效值與原來(lái)正弦振幅的百分比。如放大器采用深度大回環(huán)負(fù)反饋，瞬態(tài)互調(diào)失真一般較大，具體反映出聲音呆滯、生硬、無(wú)臨場(chǎng)感；反之，則聲音圓滑、細(xì)膩、自然。 為了定量表示失真的大小，我們把輸出信號(hào)各次諧波電壓有效值的總和同基次波電壓有效值的比，用百分?jǐn)?shù)表示，叫做功率放大器的諧波失真，或失真度，它可以通過(guò)失真度測(cè)量議直接測(cè)量出來(lái)，一般功率放大器的失真在7%以下，高傳真功率放大器的失真度在1%以下，10%以上的失真，人耳可以分辨出來(lái)。1.

11、6 頻率響應(yīng) 在振幅允許的范圍內(nèi)l放大器能重放聲音的頻率范圍。在額定的頻率范圍內(nèi)，輸出電壓幅度的最大值與最小值之比，以分貝數(shù)(db)來(lái)表示其不均勻度。普通功放的頻率響應(yīng)為20hz-20khz約(+/-)l-3db；優(yōu)質(zhì)功放的頻率響應(yīng)為20hz-20khz約+/-0.1db。 我們知道不同樂(lè)器或不同的人發(fā)出的聲音都不是由單一頻率信號(hào)組成，而是由各種頻率成分構(gòu)成的頻譜所組成的，一個(gè)樂(lè)隊(duì)既有發(fā)聲頻率較低的樂(lè)器，又有發(fā)聲頻率較高的樂(lè)器，演奏起來(lái)占有很寬的頻譜，聽(tīng)起來(lái)是十分悅耳的，這一頻譜范圍可以接近整個(gè)音頻范圍，即20hz-20khz,如果用功率放大器來(lái)放音，那就要求功率放大器對(duì)每一頻率成份的信號(hào)都具

12、有相同的放大倍數(shù)，這時(shí)聽(tīng)起來(lái)才同真正樂(lè)隊(duì)演奏具有同樣的效果，如果高音頻的放大倍數(shù)小了，聽(tīng)起來(lái)就會(huì)感覺(jué)到聲音發(fā)悶，含混不清;如果低音頻的放大倍數(shù)小了，聽(tīng)起來(lái)就顯得單調(diào)，缺乏渾厚的感覺(jué)。 我們用頻率響應(yīng)（簡(jiǎn)稱頻響）這個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量功率放大器對(duì)不同信號(hào)放大倍數(shù)的均勻程度，當(dāng)然我們希望功率放大器對(duì)整個(gè)音頻信號(hào)的放大倍數(shù)完全相同，事實(shí)上，由于晶體管高頻特性、耦合電容等的影響，功率放大器只對(duì)一般頻率的音頻信號(hào)的放大倍數(shù)才是相同的，對(duì)頻率很低或很高的放大倍數(shù)都會(huì)減少，一般功率放大器的頻率響應(yīng)在100hz-10kz 加減2db 范圍內(nèi)，高傳真功率放大器的頻率響應(yīng)可以達(dá)到20hz-20kz1.7 音調(diào)控制范圍 聲

13、音中最強(qiáng)與最弱的比值，用 db表示。例如一個(gè)樂(lè)隊(duì)的動(dòng)態(tài)范圍為90db，這意味著最弱部分的功率比最響部分的低90db。動(dòng)態(tài)范圍是功率之比，與聲音的絕對(duì)水平無(wú)關(guān)。如前所述，人耳的動(dòng)態(tài)范圍從0到130db。自然界各種聲音的動(dòng)態(tài)范圍的變化也是很大的。一般語(yǔ)言信號(hào)大約只有2045db，有些交響樂(lè)的動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)30130db或更高。但由于一些因素的限制，音響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍很少能達(dá)到樂(lè)隊(duì)的動(dòng)態(tài)范圍。錄音裝置的內(nèi)在噪音決定了可能錄制的最弱音，而系統(tǒng)的最大信號(hào)容量(失真水平)限制了最強(qiáng)的音。一般把聲音信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍定為100db， 有音調(diào)控制的功率放大器，能對(duì)高、低音進(jìn)行提升或衰減，為衡量提升的能力引入了音調(diào)控

14、制范圍的概念，低音控制范圍一般指在輸入100hz信號(hào)時(shí)，低音控制電位器對(duì)這個(gè)信號(hào)輸出電壓的控制范圍，并用分貝表示，在輸入5khz或10khz信號(hào)時(shí)高音控制電位器對(duì)這個(gè)信號(hào)輸出電壓的控制范圍。1.8 信噪比 功率放大器額定輸出電壓與無(wú)信號(hào)輸入時(shí)實(shí)測(cè)噪聲電壓比稱為信號(hào)噪聲比，簡(jiǎn)稱信噪比，通常以分貝數(shù)來(lái)表示。信噪比：301og(額定輸出電壓噪聲電壓)普通功效的信噪比約6o-90db；專業(yè)級(jí)功效信噪比要求大于100db。信噪比線路中某一參考點(diǎn)的信號(hào)功率與無(wú)信號(hào)時(shí)固有的噪音功率之比值，用 db表示。例如，某磁帶錄音座的信噪比為50db，即輸出信號(hào)功率比噪音功率大50db。信噪比數(shù)值越高，噪音越小。國(guó)際電

15、工委員會(huì)對(duì)信噪比的最低要求是前置放大器大于等于63db，后級(jí)放大器大于等于86db，合并式放大器大于等于63db。合并式放大器信噪比的最佳值應(yīng)大于90db；收音頭：調(diào)頻立體聲之50db，實(shí)際上以達(dá)到70db以上為佳；磁帶錄音座之56db(普通帶)，但經(jīng)杜比降噪后信噪比有很大提高。如經(jīng)杜比 b降噪后的信噪比可達(dá)65db，經(jīng)杜比 c降噪后其信噪比可達(dá)72db(以上均指普通帶)；激光唱機(jī)的信噪比可達(dá)90db以上，高檔的更可達(dá)l10db以上。 功率放大器接通電源，不輸入信號(hào)，距離功率放大器較近的時(shí)候，可以聽(tīng)到輕微的噪聲，功率放大器的噪聲有兩類：一類是有規(guī)律的低頻哼哼聲，這是交流電源引起的交流聲;還有一

16、類是沙沙聲，這是晶體管本身的噪聲引起的。 當(dāng)有輸出信號(hào)的時(shí)候，噪聲就被信號(hào)掩蓋了，在功率功率放大器輸出功率大收聽(tīng)者一般距揚(yáng)聲器遠(yuǎn)一些，所以噪聲大一些也影響不大，小功率功率放大器輸出功率小，收聽(tīng)者距揚(yáng)聲器較近，所以要求噪聲小，用信號(hào)噪聲比（簡(jiǎn)稱信噪比或信雜比）來(lái)衡量功率放大器噪聲的實(shí)際效果是很有效的。第二章 功率放大電路概述2.1 功率放大電路的特點(diǎn)1、主要技術(shù)指標(biāo)1.最大輸出功率pom功率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱為輸出功率。是交流功率，表達(dá)式為poiouo。最大輸出功率是在電路參數(shù)確定的情況下，負(fù)載上可能獲得的最大交流功率2.轉(zhuǎn)換效率 功率放大電路的最大輸出功率與電源提供的直流功率之比。

17、直流功率等于電源輸出電流平均值及電壓之積。3.最大輸出電壓uom2.2、功率放大電路中的晶體管在功率放大電路中，為使輸出功率盡可能大，要求晶體管工作在極限應(yīng)用狀態(tài)。晶體管集電極電流最大時(shí)接近icm晶體管管壓降最大時(shí)接近u（br）ceo晶體管耗散功率最大時(shí)接近pcm如何選擇功放管？要注意極限參數(shù)的選擇，還要注意其散熱條件，使用時(shí)必須安裝合適的散熱片和各種保護(hù)措施2.3、功率放大電路的分析方法采用圖解法第三章 功率放大電路的組成3.1為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路圖12-1小功率共射放大電路的輸出功率和效率分析1. 無(wú)輸入信號(hào)作用時(shí)：2.直流電源提供的直流功率為icq vcc，即圖中矩形a

18、bco的面積。集電極電阻rc的功率損耗為i2cqrc 即圖中矩形qbcd的面積。晶體管集電極耗散功率為icq uceq即圖中矩形aqdo的面積。2.在輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若集電極電流也為正弦波：3.直流電源提供的直流功率不變r(jià)/l(=rc/rl)上獲得的最大交流功率p/om為即圖9.1.1中三角形qde的面積負(fù)載電阻rl上所獲得的功率po僅為pom的一部分。3.結(jié)論：共射放大電路輸出功率小，效率低（25），不宜作功放。3.2 變壓器耦合功率放大電路1.電路圖13-12.工作原理：變壓器原邊線圈電阻可忽略不計(jì)，直流負(fù)載線 垂直于橫軸且過(guò)(vcc ，0)。電源提供的功率為pvicq vcc ，全部

19、消耗在管子上。rl等效到原邊的電阻為則可作出交流負(fù)載線在理想變壓器的情況下，最大輸出功率為在輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，若集電極電流也為正弦波直流電源提供的功率不變：pvicq vcc 電路的最大效率為: pom / pv =50 3.實(shí)用的變壓器功率放大電路希望輸入信號(hào)為零時(shí)，電源不提供功率，輸入信號(hào)愈大，負(fù)載獲得的功率也愈大，電源提供的功率也隨之增大，從而提高效率。變壓器耦合乙類推挽功率放大電路圖14-1電路分析：無(wú)輸入信號(hào)，二管截止有輸入信號(hào)，二管交替導(dǎo)通重要概念：推挽同類型管子在電路中交替導(dǎo)通的方式稱為“推挽”工作方式。重要概念：功率放大電路的分類在放大電路中，若輸入信號(hào)為正弦波時(shí)，根據(jù)晶體管

20、在信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通情況分類三極管根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間可分為如下四個(gè)狀態(tài)，如圖所示。圖14-23.3 無(wú)輸出變壓器的功率電路output transformerless（otl電路）用一個(gè)大容量電容取代了變壓器(電容：幾百幾千微法的電解電容器)，如圖15-1。圖15-1 otl電路1.電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：?jiǎn)坞娫垂╇姟1和t2特性對(duì)稱2.工作原理分析：靜態(tài)時(shí)：前級(jí)電路應(yīng)使基極電位為vcc/2，發(fā)射結(jié)電位為vcc/2 ，故電容上的電壓也vcc/2。工作時(shí)：t1和t2輪流導(dǎo)通，電路為射極跟隨狀態(tài)。3.otl乙類功放電路存在的問(wèn)題：otl工作在乙類工作狀態(tài)，會(huì)出現(xiàn)交越失真。4.問(wèn)題：如何消除？（15-2解決）3.

21、4 無(wú)輸出電容的功率放大電路output capacitorless（ocl電路）1.電路圖圖15-1 ocl電路2. 電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：雙電源供電,t1和t2特性對(duì)稱3.工作原理分析：靜態(tài)時(shí): t1和t2均截止，輸出電壓為零。工作時(shí): t1和t2交替工作，正、負(fù)電源交替供電，輸出與輸入之間雙向跟隨。重要概念：互補(bǔ)不同類型的二只晶體管交替工作，且均組成射極輸出形式的電路稱為“互補(bǔ)”電路；二只管子的這種交替工作方式稱為“互補(bǔ)”工作方式。3.5 橋式推挽功率放大電路 balanced transformerless（btl電路）圖16-1btl電路1.電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：?jiǎn)坞娫垂╇?，四只管子特性?duì)稱2.工作

22、原理分析：靜態(tài)時(shí)，四只晶體管均截止，輸出電壓為零。工作時(shí)，當(dāng)ui0時(shí) ，t1和t4導(dǎo)通，t2和t3 截止，負(fù)載上獲得正半周電壓；當(dāng)ui0時(shí) ，t2和t3導(dǎo)通，t1和t4 截止，負(fù)載上獲得負(fù)半周電壓。因而負(fù)載上獲得交流功率小結(jié)：1.功率放大電路是在電源電壓確定的情況下，以輸出最大不失真的信號(hào)功率各具有盡可能高的轉(zhuǎn)換效率為組成原則，功放管常常工作在盡限應(yīng)用狀態(tài)。2.低頻功放電路有變壓器耦合乙類推換電路、otl電路、ocl電路和btl電路。復(fù)習(xí)：1.功放電路的性能指標(biāo)：最大輸出電壓、最大輸出功率和效率 2.功放電路的分類：甲類、乙類、甲乙類、丙類和丁類 變壓器耦合、otl、ocl和btl第四章 互補(bǔ)

23、功率放大電路4.1 ocl電路的組成及工作原理4.1.1、電路組成1.電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：乙類互補(bǔ)功率放大電路如圖9.2.1所示。它由一對(duì)npn、pnp特性相同的互補(bǔ)三極管組成。這種電路也稱為ocl互補(bǔ)功率放大電路。圖9.2.1 乙類互補(bǔ)功率放大電路2.工作原理分析：當(dāng)輸入信號(hào)處于正半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開(kāi)啟電壓，此時(shí)npn型三極管導(dǎo)電，有電流通過(guò)負(fù)載rl，按圖中方向由上到下，與假設(shè)正方向相同。 當(dāng)輸入信號(hào)處于負(fù)半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開(kāi)啟電壓，此時(shí)pnp型三極管導(dǎo)電，有電流通過(guò)負(fù)載rl，按圖中方向由下到上，與假設(shè)正方向相反。 于是兩個(gè)三極管一個(gè)正半周、一個(gè)負(fù)半周輪流導(dǎo)電，在負(fù)載上將正半周

24、和負(fù)半周合成在一起，得到一個(gè)完整的不失真波形。如圖9.2.2所示。(a) 波形圖(動(dòng)畫(huà)17-1) (b) 交越失真(動(dòng)畫(huà)17-2)圖9.2.2乙類互補(bǔ)功率放大電路波形的合成 嚴(yán)格說(shuō)，輸入信號(hào)很小時(shí)，達(dá)不到三極管的開(kāi)啟電壓，三極管不導(dǎo)電。因此在正、負(fù)半周交替過(guò)零處會(huì)出現(xiàn)一些非線性失真，這個(gè)失真稱為交越失真。3.如何消除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。此時(shí)的互補(bǔ)功率放大電路如圖9.2.3所示。 (a)利用二極管提供偏置電壓 (b)利用三極管恒壓源提供偏置圖18-1甲乙類互補(bǔ)功率放大電路4.2 ocl電路的輸出功率及效率1最大不失真輸出功率pomax設(shè)互補(bǔ)功率放大電路為乙類工作狀

25、態(tài)，輸入為正弦波。忽略三極管的飽和壓降，負(fù)載上的最大不失真功率為 2電源功率pv直流電源提供的功率為半個(gè)正弦波的平均功率，信號(hào)越大，電流越大，電源功率也越大。顯然pv 近似與電源電壓的平方成比例。 3三極管的管耗pt電源輸入的直流功率，有一部分通過(guò)三極管轉(zhuǎn)換為輸出功率，剩余的部分則消耗在三極管上，形成三極管的管耗。顯然 （19-1） 將pt畫(huà)成曲線，如圖9.2.4所示。顯然，管耗與輸出幅度有關(guān)，顯然管耗與輸出幅度有關(guān)，圖17.05中畫(huà)陰影線的部分即代表管耗，pt與vom成非線性關(guān)系，有一個(gè)最大值?？捎胮t對(duì)vom求導(dǎo)的辦法找出這個(gè)最大值。ptmax發(fā)生在vom=0.64vcc處，將vom=0.

26、64vcc代入pt表達(dá)式，可得ptmax為 （19-2）對(duì)一只三極管 圖19-1乙類互補(bǔ)功率放大電路的管耗4效率當(dāng)vom = vcc 時(shí)效率最大，=/4 =78.5。 （19-3）4.3 ocl電路中晶體管的選擇一、最大管壓降 ucemax=2vcc 二、集電極最大電流三、集電極最大功耗在查閱手冊(cè)選擇晶體管時(shí)，應(yīng)使極限參數(shù)buceo2vccicmvcc/rlpcm0.2pom 例9.2.1在圖9.2.2所示電路中已知vcc 15v，輸入電壓為正弦波，晶體管的飽和管壓降uces 3v，電壓放大倍數(shù)約為1，負(fù)載電阻rl 4歐，（1）求解負(fù)載上可能獲得的最大功率和效率（2）若輸入電壓最大有效值為8v

27、，則負(fù)載上能夠獲得的最大功率為多少解（1）（2）因?yàn)閡oui，所以u(píng)om8v。最大輸出功率小結(jié)：1.功放的輸入信號(hào)幅值較大。分析時(shí)應(yīng)采用圖解法。（1）求出功放電路負(fù)載上可能獲得的交流電壓的幅值，（2）求出功放電路負(fù)載上可能獲得的最大交流功率（3）求出電源提供的直流平均功率（4）求出轉(zhuǎn)換效率2.ocl電路為直接耦合功率電路，為了消除交越失真，應(yīng)工作在甲乙類狀態(tài)。9.3功率放大電路的安全運(yùn)行（略）9.3.1功放管的二次擊穿9.3.2功放管的散熱問(wèn)題結(jié)論 功率放大器是在大信號(hào)狀態(tài)下工作，不能用微變等效電路分析，只能用圖解法分析。由于輸出功率大，提高電路效率是關(guān)鍵，它一方面是能充分利用直流電源功率，另

28、一方面又可以減小管耗。 對(duì)于甲類變壓器耦合功率放大電路靜態(tài)功耗大，它的理想的最大效率約50%，如考慮vces和 實(shí)際只有30%左右，現(xiàn)在基本上已不用。對(duì)于乙類變壓器耦合功放，h比甲類高，還可充分利用直流電源，但頻率特性差，體積大，不利于小型化、集成化?；パa(bǔ)對(duì)稱電路屬于直接耦合放大，頻率特性好，體積小，易于集成，但要求電源電壓高，負(fù)載不能太大。 大信號(hào)狀態(tài)下工作的晶體管，不可避免地存在非線性失真較大的矛盾，解決方法可在電路中加負(fù)反饋(第六章介紹)。 功放電路的效率不可能達(dá)到100%，消耗在功放管上的電功率轉(zhuǎn)換成熱能的形式，因此，功放管都必須加散熱片。 .功率放大器的輸出功率大，因此要求放大器的效率要高。對(duì)電壓放大器，由于靜態(tài)電流小，輸出功率很小，效率不是主要的。為了提高功放電路的效率，功放管應(yīng)盡量工作在接近乙類狀態(tài)，并要注意功放管的散熱。 .功放電路的輸出功率計(jì)算 （21-1）圖4.2.2變壓器耦合推挽功率放大器 上式中的vom為輸出電壓的幅值。由于功放管是工作在極限狀態(tài)，輸出電流很大，必須考慮管子的飽和壓降vces，因此最大輸出電壓幅值為vcc -vces，最大輸出功