第八章功率放大電路

1、1第第8章章 功率放大電路功率放大電路281 功率放大電路功率放大電路的特點(diǎn)及分類(lèi)的特點(diǎn)及分類(lèi)從從能量能量控制的觀點(diǎn)來(lái)看，都是利用有源器件將電源控制的觀點(diǎn)來(lái)看，都是利用有源器件將電源提供的直流功率轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流功率。提供的直流功率轉(zhuǎn)換成負(fù)載所需的交流功率。兩者所要完成的兩者所要完成的任務(wù)不同任務(wù)不同：電壓放大器電壓放大器的主要要求是使負(fù)載得到的主要要求是使負(fù)載得到不失真的電壓不失真的電壓放大信號(hào)放大信號(hào)，討論的主要指標(biāo)是電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出，討論的主要指標(biāo)是電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出電阻等，輸出功率并不一定大。電阻等，輸出功率并不一定大。功率放大器功率放大器主要要求獲得一定的主要要求獲

2、得一定的不失真的輸出功率不失真的輸出功率，通常是在大信號(hào)狀態(tài)下工作，因此，功率放大器包含著一通常是在大信號(hào)狀態(tài)下工作，因此，功率放大器包含著一系列電壓放大器中沒(méi)有過(guò)的特殊問(wèn)題。系列電壓放大器中沒(méi)有過(guò)的特殊問(wèn)題。 3一、特點(diǎn)一、特點(diǎn)（1）輸出功率盡可能大）輸出功率盡可能大晶體管常常在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。晶體管常常在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。技技術(shù)指標(biāo)術(shù)指標(biāo)1：PoM負(fù)載上得到的最大輸出交流功率。負(fù)載上得到的最大輸出交流功率。 (2) 提高效率成為重要的關(guān)注點(diǎn)。提高效率成為重要的關(guān)注點(diǎn)。技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)2：能量轉(zhuǎn)換效率能量轉(zhuǎn)換效率。 （3）非線性失真矛盾突出）非線性失真矛盾突出 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)

3、3：非線性失真的大?。悍蔷€性失真的大小。 4(4) 功率器件的安全問(wèn)題必須考慮。功率器件的安全問(wèn)題必須考慮。在效率高、非線性失真小、安全工作的前提在效率高、非線性失真小、安全工作的前提下，向負(fù)載提供足夠大的功率。下，向負(fù)載提供足夠大的功率。對(duì)功率放大器的要求：對(duì)功率放大器的要求：(5) 分析方法以圖解法為主。分析方法以圖解法為主。功放管兩端的電壓、流過(guò)的電路、耗散功率都很大，功放管兩端的電壓、流過(guò)的電路、耗散功率都很大，因此要選擇極限參數(shù)因此要選擇極限參數(shù)高于實(shí)際承受值的功放管。高于實(shí)際承受值的功放管。 5一般放大器與功率放大器的區(qū)別為：一般放大器與功率放大器的區(qū)別為： 一般放大器一般放大器功

4、率放大器功率放大器技術(shù)要求技術(shù)要求Au、Ri、RoPom、 、非線性失、非線性失真真工作狀態(tài)工作狀態(tài)小信號(hào)狀態(tài)小信號(hào)狀態(tài)大信號(hào)狀態(tài)大信號(hào)狀態(tài)分析方法分析方法小信號(hào)等效電路分小信號(hào)等效電路分析法析法圖解法圖解法6二、工作狀態(tài)分類(lèi)二、工作狀態(tài)分類(lèi)甲類(lèi)（甲類(lèi)（A類(lèi)）：類(lèi)）：工作點(diǎn)工作點(diǎn)Q設(shè)在設(shè)在放大區(qū)放大區(qū)，對(duì)于輸入對(duì)于輸入信號(hào)為正弦波的整個(gè)周期內(nèi)信號(hào)為正弦波的整個(gè)周期內(nèi)ic 0，即三極管在整，即三極管在整個(gè)周期都導(dǎo)通。因此導(dǎo)通角個(gè)周期都導(dǎo)通。因此導(dǎo)通角 = 。 iCt0iCuBEQ0(a)A類(lèi)類(lèi)(導(dǎo)通角為導(dǎo)通角為180)7乙類(lèi)（乙類(lèi)（B類(lèi)）：工作點(diǎn)選在類(lèi)）：工作點(diǎn)選在截止點(diǎn)截止點(diǎn)，ICQ=0，因此

5、只，因此只有在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)有有在輸入信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)有ic，導(dǎo)通角，導(dǎo)通角 = /2。 iCt0iCuBEQ(b)20 (b)B類(lèi)類(lèi)(導(dǎo)通角為導(dǎo)通角為90)8iCt0iCuBEQ(c)0(c)C類(lèi)類(lèi)(導(dǎo)通角導(dǎo)通角90)丙類(lèi)（丙類(lèi)（C類(lèi)）：類(lèi)）：Q點(diǎn)在選在截止區(qū)以?xún)?nèi)，晶體管只有點(diǎn)在選在截止區(qū)以?xún)?nèi)，晶體管只有不到半周導(dǎo)通（導(dǎo)通角小于不到半周導(dǎo)通（導(dǎo)通角小于90o）,導(dǎo)通角導(dǎo)通角0 /2。 9甲乙類(lèi)（甲乙類(lèi)（AB類(lèi)）類(lèi)）：工作點(diǎn)選在放大區(qū)中工作點(diǎn)選在放大區(qū)中靠近截止區(qū)的地方，導(dǎo)通角靠近截止區(qū)的地方，導(dǎo)通角 0。 當(dāng)當(dāng)ui為為負(fù)半周負(fù)半周時(shí)，時(shí)，V2導(dǎo)通，導(dǎo)通，V1截止，為射極輸出器截止，為射

6、極輸出器，uo=ui。iC1流出負(fù)載流出負(fù)載uo2UCC最大集電極電流：最大集電極電流： 最大集電極耗散功率：最大集電極耗散功率： LCCCMRUIOmCMPP2 . 035例例8-1 OCL8-1 OCL功放電路如圖所示，設(shè)晶體管的飽和壓降可以忽略功放電路如圖所示，設(shè)晶體管的飽和壓降可以忽略。oPEPTP(1) 若輸入電壓有效值為若輸入電壓有效值為12v,求輸出功率求輸出功率、電源提供的功率、電源提供的功率以及每管的管耗以及每管的管耗；（2 2）如果輸入信號(hào)增加到能提供最大不失真的功率輸出，求最大）如果輸入信號(hào)增加到能提供最大不失真的功率輸出，求最大 輸出功率輸出功率 omP，電源此時(shí)提供的

7、功率，電源此時(shí)提供的功率 EP以及每管的管耗以及每管的管耗TP（3）求每管的最大管耗）求每管的最大管耗TmP 36解解 （1） 2222omoioLLL11236(W)24UUUPRRRoECCc(av)CCcmCCL2 222 2 1222568(W)4UPUIUIURTEo11()(6836)16(W)22PPP（2）當(dāng)輸出電壓振幅達(dá)到）當(dāng)輸出電壓振幅達(dá)到UCC時(shí)，輸出功率達(dá)到最大時(shí)，輸出功率達(dá)到最大 222omCComLL112578(W)222 4UUPRR3722CCECCc(av)CCcmL222 25299(W)4UPUIUIRTEom11()(9978)10.5(W)22PPP

8、（3） To0.20.2 7815.6(W)mmPP38 8-3-2單電源互補(bǔ)推挽乙類(lèi)功率放大器單電源互補(bǔ)推挽乙類(lèi)功率放大器39一、特點(diǎn)一、特點(diǎn)1. 單電源供電；單電源供電；2. 輸出加有大電容。輸出加有大電容。二、靜態(tài)分析二、靜態(tài)分析則則 T1、T2 特性對(duì)稱(chēng)，特性對(duì)稱(chēng)，,2SCAUU2SCCUU2SCiUu 令：令：0.5UCCRLuiT1T2+UCCCAUL+-UCUCC UCC UCC 40三、動(dòng)態(tài)分析三、動(dòng)態(tài)分析設(shè)輸入端在設(shè)輸入端在 0.5UCC 直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。直流電平基礎(chǔ)上加入正弦信號(hào)。若輸出電容足夠大，若輸出電容足夠大， UC基本基本保持在保持在0.5UCC ，負(fù)載

9、上得到的，負(fù)載上得到的交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)，但存交流信號(hào)正負(fù)半周對(duì)稱(chēng)，但存在交越失真。在交越失真。ic1ic2交越失真交越失真RLuiT1T2+UCCCAUL+-時(shí)，時(shí)，T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止；截止；2SCiUu 時(shí)，時(shí)，2SCiUu T1截止、截止、 T2導(dǎo)通。導(dǎo)通。0.5UCCuitUCC UCC 412(max)CComUU故，該電路負(fù)載得到的最大交流功率故，該電路負(fù)載得到的最大交流功率Pom為為L(zhǎng)CCLCCLommRURURUP222(max)o81)2(2121LCCEmRUP22%.max57842LLRfC21為保證功率放大器良好的低頻響應(yīng)，電容為保證功率放大器良好的低頻響應(yīng)，

10、電容C必須滿(mǎn)足必須滿(mǎn)足 43例：例：某某OCL互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路如圖所示，忽略三極管互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)電路如圖所示，忽略三極管T1、T2的飽和壓降，的飽和壓降，Ucc18V，RL8 (1)計(jì)算電路的最大不失真輸出功率計(jì)算電路的最大不失真輸出功率PoM；(2)計(jì)算電路的最大效率計(jì)算電路的最大效率 max；(3)求每個(gè)三極管的最大管耗求每個(gè)三極管的最大管耗PTm?(4)為保證電路正常工作，所選三極管的為保證電路正常工作，所選三極管的U(BR)CEO和和ICM應(yīng)為多大應(yīng)為多大?44解：解：W.RUPLccE82522%5 .78maxELMPPWRUPLCCTm1 . 422U(BR)CEO2UCC=36V A.R

11、UILCCCM25281825.20212LOmRCCPU45例例2：上題中若：上題中若-Ucc接地，求：（接地，求：（1）A點(diǎn)的靜態(tài)工點(diǎn)的靜態(tài)工作點(diǎn)（作點(diǎn)（2）POM=? 晶體管如何選擇？（晶體管如何選擇？（3）若）若T1、T2兩管性能相同，兩管性能相同，PCM=200mW，ICM=200mA，UBE(CEO)=24V，求，求POM。 46解：（解：（1）A點(diǎn)靜態(tài)電位為點(diǎn)靜態(tài)電位為9V。WRURUPLccLomOM522222（2）最大耐壓值：最大耐壓值：U(BR)CEO2UCC=18V 最大集電極電流：最大集電極電流： mA.RUILCCCM1251最大集電極耗散功率：最大集電極耗散功率： WPPOmCM12 . 047（3）根據(jù)）根據(jù) OmCMPP2 . 0可知可知 WPPCMOM12 . 0因此原來(lái)求出的因此原來(lái)求出的