5.1-5.4-概述-甲類-乙類-甲乙類功率放大電路

1、第五章第五章 功率放大電路功率放大電路 5.1 概述 5.2 單管甲類變壓器耦合功率放大電路 5.3 乙類推挽功率放大電路 5.4 甲乙類互補功率放大電路 講解：XX 5.1 概述概述 在實用電路中，要求放大電路的輸出級輸出一定的功率，在實用電路中，要求放大電路的輸出級輸出一定的功率， 以驅動負載。以驅動負載。能夠向負載提供足夠信號功率的放大電路稱能夠向負載提供足夠信號功率的放大電路稱 為功率放大電路，簡稱功放。為功率放大電路，簡稱功放。 功放不是單純要求輸出高電壓、輸出大電流，而是要求功放不是單純要求輸出高電壓、輸出大電流，而是要求 在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。在電源電壓確定

2、的情況下，輸出盡可能大的功率。 一、功放的主要技術指標和分析方法一、功放的主要技術指標和分析方法 1.主要技術指標主要技術指標 (1)最大輸出功率最大輸出功率Pom:在輸入信號為正弦波，且輸出基本在輸入信號為正弦波，且輸出基本 不失真情況下，負載上能夠獲得的最大交流功率。不失真情況下，負載上能夠獲得的最大交流功率。 L om om R U P 2 最大不失真輸出電壓有效值最大不失真輸出電壓有效值 00I UP om 交流有效值交流有效值 講解：XX 1.主要技術指標主要技術指標 (2)轉換效率：功放的最大輸出功率轉換效率：功放的最大輸出功率Pom與直流電源所提與直流電源所提 供的平均功率供的平

3、均功率PV之比。之比。 V om P P PV = ICC（ （AV）VCC 2.功放的分析方法功放的分析方法 因為功放的輸出電壓和輸出電流幅值均很大，功放管的因為功放的輸出電壓和輸出電流幅值均很大，功放管的 非線性不可忽略，所以在非線性不可忽略，所以在分析功放電路分析功放電路時，不能采用僅適時，不能采用僅適 用于小信號的交流等效電路法，而用于小信號的交流等效電路法，而應采用圖解法應采用圖解法。 講解：XX 二、功放的主要類型二、功放的主要類型 在放大電路中，當輸入信號為正弦波時，若在放大電路中，當輸入信號為正弦波時，若BJT在在 信號的整個周期內均導通（信號的整個周期內均導通（導通角導通角=

4、360o），則稱之工），則稱之工 作在作在甲類狀態(tài)甲類狀態(tài)；若；若BJT僅在信號的半個周期內導通（僅在信號的半個周期內導通（導導 通角通角=180o），則稱之工作在），則稱之工作在乙類狀態(tài)乙類狀態(tài)；若；若BJT在信號在信號 的多半個周期內導通（的多半個周期內導通（導通角導通角= 180o 360o），則稱之），則稱之 工作在工作在甲乙類狀態(tài)甲乙類狀態(tài)。 如果電路中的如果電路中的BJT工作在甲類狀態(tài)，則稱該電路為甲工作在甲類狀態(tài)，則稱該電路為甲 類功率放大電路，簡稱類功率放大電路，簡稱甲類功放甲類功放；如果電路中的；如果電路中的BJT工作工作 在乙類狀態(tài)，則稱該電路為乙類功率放大電路，簡稱在乙類

5、狀態(tài)，則稱該電路為乙類功率放大電路，簡稱乙乙 類功放類功放；如果電路中的；如果電路中的BJT工作在甲乙類狀態(tài)，則稱該電工作在甲乙類狀態(tài)，則稱該電 路為甲乙類功率放大電路，簡稱路為甲乙類功率放大電路，簡稱甲乙類功放甲乙類功放。 講解：XX 1. 直流電源提供的功率直流電源提供的功率 PV =ICQVCC 5.2 單管甲類變壓器耦合功率放大電路單管甲類變壓器耦合功率放大電路 3.轉換效率轉換效率 約為圖中矩形面積約為圖中矩形面積 2.最大輸出功率最大輸出功率 CCCQ CC CQ om VI V I P 2 1 22 約為圖中三角形面積約為圖中三角形面積 %50 V om P P 甲類功放最大效率

6、為甲類功放最大效率為50% 講解：XX 5.3 乙類推挽功率放大電路乙類推挽功率放大電路 信號的正半周信號的正半周T1導通、導通、T2截止；負半周截止；負半周T2導通、導通、T1截止。截止。 兩只管子交替工作，稱為兩只管子交替工作，稱為“ 推挽推挽 ”。設。設 為常量，則負載為常量，則負載 上可獲得正弦波。上可獲得正弦波。 2 CESCC om UV U iB BEu 0 1. 變壓器耦合乙類推挽功率放大電路變壓器耦合乙類推挽功率放大電路 講解：XX 2. 無輸出變壓器的功率放大電路無輸出變壓器的功率放大電路(OTL電路電路) ) 2 CC EBI V UUu靜態(tài)時， 輸入電壓的正半周：輸入電

7、壓的正半周： VCCT1CRL地地, uo ui (C 充電充電)。 輸入電壓的負半周：輸入電壓的負半周： C 的的 “”T2地地RL C “ ”, uo ui ( C 放電放電)。 實現(xiàn)兩只管子交替導通，輸出與輸入雙向跟隨。實現(xiàn)兩只管子交替導通，輸出與輸入雙向跟隨。 注：注：C 足夠大，才能認為其對交流信號相當于短路；足夠大，才能認為其對交流信號相當于短路； OTL電路低頻特性差。電路低頻特性差。 2 )2( CESCC om UV U 因變壓器耦合功放笨重因變壓器耦合功放笨重, ,自身損耗大自身損耗大, ,故用一個故用一個大電容取代變壓器大電容取代變壓器。 講解：XX 3. 無輸出電容的功

8、率放大電路無輸出電容的功率放大電路(OCL電路電路) ) 輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： VCCT1RL地地 ， uo ui 輸入電壓的負半周：輸入電壓的負半周： 地地RL T2 VCC， uo ui 實現(xiàn)兩只管子交替導通，兩路電源交替供電，輸出與實現(xiàn)兩只管子交替導通，兩路電源交替供電，輸出與 輸入雙向跟隨。輸入雙向跟隨。 2 CESCC om UV U 靜態(tài)時，靜態(tài)時，UEQ UBQ0。uo= 0 L CESCC L om om R UV R U P 2 )( 22 %5 .78 4 乙類雙電源互補對稱功率放大電路乙類雙電源互補對稱功率放大電路 講解：XX 4. 幾種電路的比較幾種電路

9、的比較 單電源供電，笨重，效率單電源供電，笨重，效率 低，低頻特性差。低，低頻特性差。 單電源供電，低頻特性差。單電源供電，低頻特性差。 雙電源供電，效率高，低頻特性好。雙電源供電，效率高，低頻特性好。 講解：XX 5.4 甲乙類甲乙類互補對稱功率放大電路互補對稱功率放大電路 出現(xiàn)一段死區(qū)。壓上無電流通過，輸出電止狀態(tài)，負載 管均處于截和時，電路存在交躍失真，即基本 , 0 0 21 uR TTUuOCL L thi 信號在零附近兩信號在零附近兩 只管子均截止只管子均截止 1. 基本基本OCL電路存在交越失真電路存在交越失真 講解：XX 2. 消除交越失真的消除交越失真的OCL電路電路:工作原

10、理工作原理 利用甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路可以消除交躍利用甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路可以消除交躍 失真。失真。 00 0 221 21 21 21 21221 uU RII TT UUU UUUU E BB ththBB DDRBB 調節(jié)、電流 有微小基極微導通、 靜態(tài)： 、 、 IBBdd I uuuRrr u 21221 小、 按正弦規(guī)律變化： 講解：XX 工作原理：工作原理： 截止。 減小到一定時 中有反方向電流 截止。 減小到一定時 中有正方向電流 1 1 222 2 2 111 ; :0 ; :0 T uu iR iiuuu T uu iR iiuuu BEI LL EB

11、BEII BEI LL EBBEII 講解：XX 工作原理：工作原理： 工作在甲乙類狀態(tài)。、 半個周期導通時間、 管發(fā)射極驅動負載 負半周主要是驅動負載； 管發(fā)射極正半周主要是 21 21 2 1 TT uTT T u Tu I I I 講解：XX 3. 求解輸出功率和效率的方法求解輸出功率和效率的方法 然后求出電源的平均功率，然后求出電源的平均功率， CCC(AV)V VIP 效率效率 Vom PP （1）輸出功率輸出功率 2 CESCC om UV U L 2 CESCC om 2 )( R UV P L 2 om om R U P在已知在已知RL的情況下，先求出的情況下，先求出Uom，則

12、，則 講解：XX （2）效率效率 L CESCCCC CC 0 L CESCC V )( 2 ) d( sin 1 R UVV tVt R UV P L 2 CESCC om 2 )( R UV P CC CESCC 4 V UV 講解：XX （3）功率功率BJTBJT的極限參數(shù)的極限參數(shù) CM L CC maxC I R V i CEO(BR)CCmaxCE 2UVu tt R U tUVP d sin) sin( 2 1 L OM 0 OMCCT PT對對UOM求導，并令其為求導，并令其為0，可得，可得 CCCCOM 6 . 0 2 VVU 在輸出功率最大時，因管壓降最小，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。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系為管子功耗與輸出電壓峰值的關系為 講解：XX L 2 2 CC Tmax R V P omom 2 Tmax L 2 CC omCES 2 . 0