第5章功率放大電路

1、5.1 5.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題5.2 5.2 乙類雙電源互補對稱功率放大器乙類雙電源互補對稱功率放大器5.3 5.3 甲乙類互補對稱功率放大器甲乙類互補對稱功率放大器5。1功率放大電路的一般問題一、一、功率放大電路的特點及主要研究對象功率放大電路的特點及主要研究對象 二、二、功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路功率放大電路：要求獲得一定的不失真的輸出功率要求獲得一定的不失真的輸出功率。電壓放大電路：電壓放大電路：要求負載得到不失真的電壓信號要求負載得到不失真的電壓信號。通常在大信號下工作，一般采用通常在大信號下工作，一般采用圖解

2、法圖解法進行分析。進行分析。討論的問題是：討論的問題是： 要求輸出功率盡可能大。要求輸出功率盡可能大。 效率要高。效率要高。 非線性失真要小。非線性失真要小。 功率管的散熱問題功率管的散熱問題功率大功率大VoVo、IoIo大大發(fā)熱發(fā)熱討論的主要指標：電壓增益（討論的主要指標：電壓增益（v v），輸入、輸出電阻，輸入、輸出電阻（R Ri i ,R,Ro o ）輸出功率不一定大。輸出功率不一定大。分析方法：小信號模型分析法分析方法：小信號模型分析法一、一、 功率放大電路的特點及主要研究對象功率放大電路的特點及主要研究對象比較比較在一周期內在一周期內i ic c 0 0，最大效率最大效率5050v

3、vC EC EQ Qi ic cI ICQCQtt I ICQCQi ic cI IC Q C Q I IC MC MI IC MC M工作點下移工作點下移二、二、 功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路提高效率的主要途徑O OO O在一周期內有半個周期以上在一周期內有半個周期以上i ic c 0 0I ICQCQi ic ctt v vCECEQ Qi ic cI ICQCQI ICMCMI ICQ CQ I ICMCM工作點下移工作點下移O OO O在一周期內只有半個周期在一周期內只有半個周期i ic c 0 0，最大效率最大效率78.578.5I ICQCQi ic ctt I IC

4、MCMQ Qi ic cv vCECEI ICQCQ=0=0雖然提高了效率，但出現了嚴重的波形失真，需要改進電路既不失真，又要高效率O OO O5.2.1 5.2.1 電路組成電路組成5.2 乙類雙電源互補對稱功率放大電路5.2.2 5.2.2 分析計算分析計算5.2.3 BJT5.2.3 BJT的選擇的選擇vi= 0 時，為靜態(tài)時，為靜態(tài)vi正半周時正半周時，T1導通導通,T2截止截止5.2.1 5.2.1 電路組成電路組成 vi負半周時，負半周時，T2導通，導通，T1截止截止vitovoto5.2.2 分析計算分析計算（1）輸出功率 Po（為有效值）L2CCL2CESCCL2CESCCom

5、ax22)()2(=RVRVVRVVP L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP 當管子飽和導通時，當管子飽和導通時，Vom= Vcc - VCES Vcc最大輸出功率最大輸出功率 PomaxL2omLomomo222=RVRVVooIVP=（2）管耗）管耗PT單個管子在一個周期內的平均管耗單個管子在一個周期內的平均管耗)d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR 兩管管耗兩管管耗 T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 管壓降輸出電壓流過管子的電流) ( d )(21=0LooCCT1t

6、RvvVP )d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV 管耗輸出功率ToV=PPP（3）電源供給的功率）電源供給的功率 PVLomCC2RVV時時， CComVV 2L2CCVmRVP （4）效率）效率 CComVo4=VVPP 時時， CComVV % 78.54 )4(2212omCC2omLLomVVVRRV523功率BJT的選擇1.1.最大管耗和最大輸出功率的關系最大管耗和最大輸出功率的關系管耗P PT1T1是輸出電壓幅值V Vomom的函數（用求極值的方法求解）omdVdP /T1)2(1omCCLVVR令02omCCVV0/T1omdVdP，則故CCCComVVV6

7、.0/2具有最大管耗則每管最大管耗和電路的最大輸出功率具有如下的關系：則每管最大管耗和電路的最大輸出功率具有如下的關系：P PT1mT1m0.2Pom0.2Pom2020PomPom523功率BJT的選擇要得到最大輸出功率，BJT的參數必須滿足下列條件：每只BJT的最大允許管耗必須大于最大允許管耗必須大于P PT1mT1m0 02Pom2Pom； 考慮到當T2導通時，VCES20,此時VCE1具有最大值，且等于2VCC。因此，應選用V（BR）CEO2VCC的管子； 通過 BJTBJT 的最大集電極電流為最大集電極電流為 VCC/RL，所選 BJT BJT 的 I ICM CM 一般不宜低于此值

8、。例5212.2.功率功率BJTBJT的選擇的選擇一一. .問題的提出問題的提出二二. .克服交越失真的措施克服交越失真的措施iLvi-VCCT1T2vo+VCCRL一一。問題的提出問題的提出vi vo死區(qū)電壓死區(qū)電壓交越失真交越失真二、克服交越失真的措施二、克服交越失真的措施5.3.1 5.3.1 甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類雙電源互補對稱電路5.3.2 5.3.2 甲乙類單電源互補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路1. 利用二極管進行偏置利用二極管進行偏置的雙電源互補對稱電路的雙電源互補對稱電路T T3 3組成前置放大級，組成前置放大級，T T1 1.T.T2 2組成互補輸出級組成互補輸出

9、級靜態(tài)時，在靜態(tài)時，在D D1 1、 D D2 2上產生的壓上產生的壓降為降為T T1 1、T T2 2提供了一個適當的偏提供了一個適當的偏壓，使之處于微導通狀態(tài)。壓，使之處于微導通狀態(tài)。有信號時，工作在甲乙類，有信號時，工作在甲乙類，基本實現線性放大基本實現線性放大缺點：電位難調缺點：電位難調Re3Rc3+VCC-VCCVOviRLT1T2T3D1D2 只要適當調節(jié)只要適當調節(jié)R1、 R2的比值，的比值，就可改變就可改變T T1 1 、 T T2 2的偏壓值的偏壓值2。利用利用uBE擴大電路進行偏置的雙電源互補對稱電路擴大電路進行偏置的雙電源互補對稱電路Re3Rc3+VCC-VCCVOviR

10、LT1T2T3R1R2T4流入流入T T4 4的基極電流遠小于的基極電流遠小于流過流過R R1 1、R R2 2的電流的電流UCE4=UBE4（R1+R2）/R2ic1ic221244RRRCEUBEU 采用一個電源采用一個電源的的 互補對稱偏置電路互補對稱偏置電路T T3 3組成前置放大級，組成前置放大級，T T1 1.T.T2 2組成互補輸出級組成互補輸出級靜態(tài)時調節(jié)靜態(tài)時調節(jié)R R1 1和和R R2 2 ，為，為T T1 1、T T2 2提供了一個適當的偏壓提供了一個適當的偏壓VK = VC = VCC / 2信號負半周時，信號負半周時，T1導通，導通，C充電充電信號正半周時，信號正半周

11、時，T2導通，導通，C放電。放電。RcRe+VccVORLT1T2T3D1D2C1+b3R2R1b2b1CeC+KDVi 功放電路如圖所示，設V VCCCC=12V=12V，R RL L=8=8，BJT的極限參數為I ICMCM=2A=2A， V V（BRBR）CEOCEO =30V=30V，P PCMCM=5W=5W。試求：最大最大輸出功率輸出功率Pom值，并檢驗所給值，并檢驗所給BJT是否能安全工作？是否能安全工作？放大電放大電路在路在= 0.6 時的輸出功率時的輸出功率Po值。值。解：求PomPom，并檢驗BJT的安全工作情況L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=R

12、VRVVRVVPPom =（12V）2 / 2 8 = 9W通過BJT的最大集電極電流最大集電極電流最大管耗最大管耗BJTc、e極間的最大壓降最大壓降iCm= Vcc / RL = 12V / 8 = 1。5AvCEm = 2VCC = 24VPT1m 0。2Pom = 0。2 9W = 1。8W所求iCm 、 vCEm 和 PT1m ，均分別小于極限參數I ICM CM 、 V V（BRBR）CEOCEO 和 P PCM CM ，故BJT能安全工作。 例521求= 0。6時的 Po Po 值CComVo4=VVPP 由可求出Vom = 4Vcc / = 0。6 4 12V / = 9。2V= 9。22 / 8 / 2 = 5。3VL2omooo2=RVIVP故可得到例521圖 基本互補對稱電路單電源基本互