模擬電路功率放大new

1、第九章 功率放大電路第九章 功率放大電路9.1 概述9.2 互補輸出級的分析計算9.1 概述一、功率放大電路研究的問題二、對功率放大電路的要求三、晶體管的工作方式四、功率放大電路的種類 1. 性能指標：輸出功率和效率。 若已知Uom，則可得Pom。 最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為效率。 2. 分析方法：因大信號作用，故應采用圖解法。 3. 晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。 在功放中，晶體管集電極或發(fā)射極電流的最大值接近最大集電極電流ICM，管壓降的最大值接近c-e反向擊穿電壓U(BR)CEO， 集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗散功率PCM 。稱為工作在盡限狀態(tài)。一、功率放大

2、電路研究的問題二、對功率放大電路的要求1. 輸出功率盡可能大:即在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大。2. 效率盡可能高: 即電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時功放管的集電極電流近似為0。4. 解決散熱問題3. 非線性失真小三 . 功放電路的分類功放按電路結構區(qū)分可分為：1. 變壓器耦合功放 變壓器耦合功放是最早采用的功率放大電路。主要特點為：a) 電路簡單，體積大， 輸出功率小。b) 效率低， 50%c) 頻率響應差，失真大。RBRL+VCCvO+vi+2. OTL (Output transformerless)功放OTL功放為單電源供電，主要特點為：viRLvO+VCC+ICV

3、Oc) 靜態(tài)時 VO= VCC/2a)采用互補推挽電路作為電路的輸出級，該電路易集成， 體積小，輸出功率較大。b) 效率較高， 78.50%d) 低頻段頻率響應差。3. OCL (Output Capacitorless)功放OCL功放為對稱雙電源供電，主要特點為：a)采用互補推挽電路作為電路的輸出級，該電路易集成， 是本節(jié)討論重點。c) 靜態(tài)時VO= 0b) 效率較高， 78.50%d) 頻率響應好。viRLvO+VCC+ICVOVEE 若晶體管在信號的整個周期內均導通(即導通角 =360),則稱之工作在甲類狀態(tài) ,構成的功放稱為甲類功放 。 tiCOiCvCEOQIB=常數(shù)四.功放電路輸出

4、級晶體管的工作狀態(tài)1.甲類狀態(tài)(Q點設在負載線中央） 根據(jù)晶體管靜態(tài)偏置的不同，功放電路可分為:甲類、乙類、甲乙類和丙類功率放大器。iCRL+VCCvivCEIB 乙類功放的IC 0，靜態(tài)時不消耗功率， 最高78.5。iCvCEOQiB=常數(shù)tiCO2.乙類狀態(tài) 若晶體管僅在信號的正半周或負半周導通（即導通角 = 180 ），則稱之工作在乙類狀態(tài) ； 甲乙類功放靜態(tài)時消耗功率低于甲類高于乙類。3.甲乙類狀態(tài) 若晶體管的導通時間大于半個周期且小于周期（即導通角 =180 360 ），則稱之工作在甲乙類狀態(tài) ； tiCOiCvCEOQiB=常數(shù) 原始的互補功率輸出級電路的原形是雙共集電路，NPN管

5、與PNP管極性相反特性相同且互補。每支晶體管只擔任半個周期信號的放大。9.2 互補功率放大電路原始的互補功率輸出級電路克服交越失真的互補功率輸出級電路T1T2RL+VCCvi VCCvOR1R2T1T2RL+VCCD1D2vivo+ABVCC一.電路分析乙類OCL功放T1T2RL+VCCvi VCCvOiC2iC1 互補推挽電路的電路原形是CC電路，具有CC電路的基本特性：Ri 大; 輸入電流小;RO 小輸出電流大;vO vi 電壓跟隨 功放電路分析主要計算的電路參數(shù)為： POM 最大交流平均輸出功率； PT 晶體管功率損耗 (管耗) ； h 效率h = PO / PV1). 最大交流平均輸出

6、功率POMT1T2RL+VCCvi VCCvOiC1VO= IC1 RL=VCC VCE當ViIC1VOVCE 輸出最大時 VOM =VCC VCES波形關系：正半周時交直流負載線為：iC1IC1MVCCiC1QvCEVCESvCE=VCC iC1 RL ti0 tvCE1vCE2VCCiC1QvCE1iC2vCE2VCES2VCES1最大不失真電流 Iom= Icm1 = Icm2最大不失真幅度 Vom= Vcem1 = Vcem2=VCC-VCES輸出最大電流的振幅值為：輸出最大電壓的振幅值為：VOM =VCC -VCES最大輸出平均功率為：VCCiC1QvCEVCES當VCC VCES

7、時iCRL+VCCvivOT1大功率管的UCES常為23V。2).晶體管功率損耗(管耗)PTT1T2RL+VCCvi VCCvOiC1設：vi=Vimsint ; vo=Vomsint3).最大兩管管耗PTM 當Vom0.64VCC 時，管耗最大。(兩管管耗)T1T2RL+VCCvi VCCvOiC2iC1 假設最大輸出功率為10W，選額定管耗大于2W的晶體管。單管管耗PT1M= PT2M = 0.2POM4).電源供給的功率PV5).效率當滿激勵時 Vom =VCC -VCESVCC ;PTVom0.4POM0.27POMVCC0.64VCC放大器功率計算小結：當Vom= 0.64VCC 時

8、,管耗最大。PTM 0.4POM當Vom=VCC時,效率最高。PT0.27POM、電路設計時應保證輸出功率晶體管的極限參數(shù)滿足PT1,20.2POM 、UBR(CEO)2VCC 、ICMAXVCC/RL。二、單電源互補對稱電路(OTL電路)R1R2T1T2RL+VCCD1D2vivo+VCCOTL電路 單電源OCL電路 雙電源R1R2T1T2RLC+VCCD1D2vivo+圖示電路中IC為集成互補推挽功放電路，若忽略IC中輸出晶體管的飽和壓降，則電路的最大輸出功率POM 約等于 ( ) 。1) 6W； 2) 9W；3) 12W；4) 15W 。vi6WvO+24V+ICRLC2C1單選題：3例

9、1. 設電路如圖所示, 設VCES= 0，試計算：(1) vi的有效值Vi=10V 時, 電路的輸出功率、管耗、直流電源供給的功率和效率；(2) vi的幅值Vim =20V時, 電路的輸出功率、管耗、直流電源供給的功率和效率。T1T2RL+20Vvi 20VvO8+解:(1)vi =10V(2) Vim= VCC 則 Vom= VCC =20V, 為滿激勵情況。T1T2RL+20Vvi 20VvO8+討論一3. 最大輸出功率和效率的表達式；1. 指出圖中放大電路部分；2. 說明電路中是否引入了級間反饋，是直流反饋還是交流反饋，若為交流負反饋則說明其反饋組態(tài)；4. 說明如何估算在輸出最大功率時輸入電壓的有效值；5. 說明D1D3和RW的作用，C1C4的作用；6. 說明哪些元件構成過流保護電路及其原理。討論二：出現(xiàn)下列故障時，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象?1. R2短路