第9章功率放大電路

1、第九章第九章 功率放大電路功率放大電路9.1功率放大電路功率放大電路的特點及分類的特點及分類9.2互補推挽功率放大電路互補推挽功率放大電路本章重點和考點：本章重點和考點：1.重點掌握功放的最大輸出電壓、最大輸出功率重點掌握功放的最大輸出電壓、最大輸出功率和效率的計算。和效率的計算。本章教學時數(shù)：本章教學時數(shù)：2學時學時本章討論的問題：本章討論的問題：1.功率放大是放大功率嗎？電壓放大電路和功率放大功率放大是放大功率嗎？電壓放大電路和功率放大電路有什么區(qū)別？電路有什么區(qū)別？2.什么是晶體管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態(tài)？什么是晶體管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態(tài)？3.晶體管的最大耗散功率是否是電路的

2、最大輸出功率？晶體管的最大耗散功率是否是電路的最大輸出功率？晶體管的耗散功率最大時，電路的輸出功率是最大嗎？晶體管的耗散功率最大時，電路的輸出功率是最大嗎？4.互補式功放電路的輸出功率是否為單管功放電路的二倍？互補式功放電路的輸出功率是否為單管功放電路的二倍？ 9.1 功率放大電路的特點及分類功率放大電路的特點及分類 一、特點：1. 輸出功率足夠大輸出功率足夠大 為獲得足夠大的輸出功率，為獲得足夠大的輸出功率， 功放管的電壓和電功放管的電壓和電流變化范圍應很大。流變化范圍應很大。 2. 效率要高效率要高 功率放大器的效率是指負載上得到的功率放大器的效率是指負載上得到的信號功率與電源供給的直流功

3、率之比。信號功率與電源供給的直流功率之比。 mmmUIP4.加裝散熱和保護裝置加裝散熱和保護裝置3. 非線性失真要小非線性失真要小 功率放大器是在大信號狀態(tài)下工作，電壓、功率放大器是在大信號狀態(tài)下工作，電壓、 電流電流擺動幅度很大，極易超出管子特性曲線的線性范圍擺動幅度很大，極易超出管子特性曲線的線性范圍而進入非線性區(qū)，而進入非線性區(qū)， 造成輸出波形的非線性失真，造成輸出波形的非線性失真，因此，功率放大器比小信號的電壓放大器的非線性因此，功率放大器比小信號的電壓放大器的非線性失真問題嚴重。失真問題嚴重。 二、工作狀態(tài)分類二、工作狀態(tài)分類根據(jù)功放管工作點選擇的位置不同來進行分類的分為甲類放大：靜

4、態(tài)工作點靜態(tài)工作點Q設(shè)在負載線線性段的中點在整設(shè)在負載線線性段的中點在整 個信號周期內(nèi)都有電流個信號周期內(nèi)都有電流iC通過通過 幻燈片 7乙類放大:靜態(tài)工作點靜態(tài)工作點 Q 設(shè)在截止點，則設(shè)在截止點，則iC僅在半個僅在半個信號周期內(nèi)通過，信號周期內(nèi)通過， 其輸出波形被削掉一半其輸出波形被削掉一半幻燈片 8甲乙類放大靜態(tài)工作點設(shè)在線性區(qū)的下部靠近截止點處，則其iC的流通時間為多半個信號周期，輸出波形被削掉少一半 幻燈片 9功率放大電路的分類功率放大電路的分類在放大電路中，若輸入信號為正弦波時，根據(jù)晶體管在放大電路中，若輸入信號為正弦波時，根據(jù)晶體管在信號整個周期內(nèi)導通情況分類在信號整個周期內(nèi)導通

5、情況分類甲類甲類( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙類乙類( ( ) ) tiCO Icm ICQ2 甲乙類甲乙類( ( 0時時 ，T1和和T4導通，導通， T2和和T3 截止，負載上獲得正截止，負載上獲得正半周電壓；半周電壓；當當 ui 0 T1 導通導通 T2 截止截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0 T2 導通導通 T1 截止截止iC1io = iE2 = iC2, uO = iC2RLui = 0 T1 、 T2 截止截止若考慮三極管的開啟電壓，輸出波形將產(chǎn)生若考慮三極管的開啟電壓，輸出波形將產(chǎn)生交越失真交越

6、失真。消除交越失真的消除交越失真的OCL電路的工作原理電路的工作原理 tiC0 ICQ1ICQ2消除交越失真思路：消除交越失真思路：圖9.2.2消除交越失真的消除交越失真的OCL電路電路RLRD1D2T1T2+VCC+ui +uo VCCV5uiui = 0，給給 T1、T2 提供靜態(tài)電壓提供靜態(tài)電壓UB1、B2UD1UD2UR2U UB1B1、B2B2略大于略大于T T1 1管發(fā)射結(jié)和管發(fā)射結(jié)和T T2 2管發(fā)射結(jié)開啟電壓之和，兩管管發(fā)射結(jié)開啟電壓之和，兩管均處于微導通狀態(tài)，即都有一個微小的基極電流，分別為均處于微導通狀態(tài)，即都有一個微小的基極電流，分別為I IB1B1和和I IB2B2 。

7、靜態(tài)時應調(diào)節(jié)靜態(tài)時應調(diào)節(jié) ，使，使為為0,0,即即為為0 0。當當 ui = 0 時，時，T1、T2 微導通。微導通。當當 ui 0 ( ( 至至 ) )， T1 微導通微導通 充分充分導通導通 微導通；微導通；T2 微導通微導通 截止截止 微導通。微導通。當當 ui 0 ( ( 至至 ) )， T2 微導通微導通 充分導通充分導通 微導通；微導通； T1 微導通微導通 截止截止 微導通。微導通。當輸入信號為正弦交流電時當輸入信號為正弦交流電時圖圖9.2.3 T1和和T2 管在管在ui作用下輸入作用下輸入特性中的圖解分析特性中的圖解分析二管導通的時間都比輸入信號的二管導通的時間都比輸入信號的半

8、個周期更長，功放電路工作在半個周期更長，功放電路工作在甲乙類狀態(tài)。甲乙類狀態(tài)。LCCCMCEMomRUIUp22121直流電源給出的功率可按式(5.2.11)估算，即 cmCCUIUP2 在放大器輸出最大功率時，忽略管子飽和壓降，Icm=ICM=UCC/RL，電源給出最大功率，為 2CCUCCLUpUR 電路在最大輸出功率時的效率為 %5 .784Umommpp 結(jié)果與式（5.2.12）完全相同。最大管耗與最大輸出功率之間也滿足式(5.2.15)的關(guān)系。即omomLCCVmpPRUp4 . 0424222 例5.3.1在圖5.3.1所示乙類互補對稱功放電路中，設(shè)UCC=12V， RL=8 ，

9、試求： (1) 當輸入信號足夠大， 使集電極電壓能夠充分運用時的Pom、PUm、m、 PV； (2) 當輸入信號電壓有效值為4V時的Po、PU、PV; (3) 若三極管飽和壓降UCES=1V，不可忽略，再計算（1）問中各量。 解（1） 輸入信號足夠大時，忽略管子飽和壓降， 輸出電壓幅值約等于電源電壓，可輸出最大功率。 由式（5.3.1）最大輸出功率為 Pom= WRULCC98212222 此時的效率為 %8 .3644. 52UOPPWppPomUmv5 . 295 .11 雙管總管耗為 PV=PUm-Pom= 11.5 - 9 = 2.5W (2） 若輸入電壓有效值為4V，即其幅值為Uim

10、 考慮到射極輸出器的輸出電壓近似等于輸入電壓，故UomUim = 5.7V，輸出功率為WRUPLomO2827 . 5222效率為 %8 .3644. 52UOPPWRUUUIUPLCESCCCCCMCCUm50.108) 112(12222%7250.1056. 7mwpPpOmUmT94. 256. 750.10 有正弦信號 ui輸入時，兩管輪流工作。正半周時，V1因發(fā)射結(jié)正偏而導通，在負載RL上輸出電流ic2，如圖中實線所示，V2 因發(fā)射結(jié)反偏而截止。同理，在負半周時，V2因發(fā)射結(jié)正偏而導通，在負載RL上輸出電流ic2，如圖中虛線所示， V1 因發(fā)射結(jié)反偏而截止。這樣，在信號ui的一個周期內(nèi)，電流ic1和ic2以正、反兩個不同的方向交替流過負載電阻RL，在RL上合成為一個完整的略有點交越失真的正弦波信號。 由此可見，在輸入電壓作用下，互補對稱電路利用了兩個不同類型晶體管發(fā)射結(jié)偏置的極性正好相反的特點，自行完成了反相作用， 使兩管交替導通和截止。 互補對稱電路聯(lián)成射極輸出方式，具有輸入電阻高、輸出電阻低的特點， 低阻負載可以直接接在放大電路的輸出端。 2. 最大輸出功率、最大輸出功率、 效率及管耗