模擬電路基礎(chǔ)：第九章 功率放大電路

1、第9章 目錄第九章 功率放大電路9.1 功率放大電路概述 9.2 互補(bǔ)功率放大電路作業(yè)：自測(cè)二、8、10第9章 9.19.1 功率放大電路概述 要求在多級(jí)放大電路的末級(jí)（即輸出級(jí)）輸出一定的功率，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載。 能夠向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率的放大電路稱為功率放大電路。9.1.1 功率放大電路的特點(diǎn)一 、特點(diǎn)能根據(jù)負(fù)載要求提供所需要的輸出功率；具有較高的效率；信號(hào)基本不失真；半導(dǎo)體三極管的散熱和保護(hù)問題；分析方法：晶體管小信號(hào)模型不能用，用圖解法。第9章 9.1二、主要技術(shù)指標(biāo)1 最大輸出功率Pom：在電路參數(shù)確定的情況下，負(fù)載上可能獲得的最大交流功率，稱為最大輸出功率。2 轉(zhuǎn)換效率PomPV 10

2、0%=輸出功率電源功率100%=三、功率放大電路中的晶體管 注意極限參數(shù)PCM、 ICM 、U(BR)CEO的選擇，以保證晶體管安全工作。 tuCEiCiCIB=0Q00(3)乙類工作狀態(tài)（半周導(dǎo)通）(2)甲乙類工作狀態(tài)(1)甲類工作狀態(tài)（全導(dǎo)通）tuCEiCiCQ00IB=0tuCEiCiCQ00IB=0第9章 9.1四、按晶體管的三種工作狀態(tài)分類第9章 9.19.1.2 功率放大電路的組成一、為什么共射放大電路不宜用作功率放大電路圖9.1.1 小功率管共射放大電路的輸出功率和效率的分析RCRbT-+Vccuo-+uIC1C2RLQuCE 交流負(fù)載線直流負(fù)載線AUCEQBUCEQ+ICQRL

3、VCCICQIBQDECiCVCC/ RC第9章 9.1QuCE 交流負(fù)載線直流負(fù)載線AUCEQBUCEQ+ICQRLVCCICQIBQDECiCVCC/ RC靜態(tài)：電源的直流功率PV=ICQVCC（矩形面積ABCO）晶體管管耗PC=ICQUCEQ（矩形面積AQDO）RC的功率損耗PRcI2CQ RC（矩形面積QBCD）動(dòng)態(tài)：O第9章 9.1二、變壓器耦合功率放大電路CTRLRbN1N2uI +VCCQuCE 交流負(fù)載線直流負(fù)載線AB2VCCICQVCCiC圖9.1.2 單管變壓器耦合功率放大電路第9章 9.11、單管變壓器耦合功率放大電路轉(zhuǎn)換效率：= 50%使交流負(fù)載線交在橫軸2VCC點(diǎn)上，

4、保證動(dòng)態(tài)最大。 PVRL不變，交流分量幅值為ICQ。所以，第9章 9.12、變壓器耦合乙類推挽功率放大電路RLN1N2uI T1N2T2N3N3N4+-+-+-推挽：同類管子在電路中交替導(dǎo)通。等效電阻能夠獲得的最大電壓近似于VCC。圖9.1.3 變壓器耦合乙類推挽功率放大電路(a)第9章 9.1三、無輸出變壓器的功率放大電路(OTL)用大容量電容取代變壓器ui四、無輸出電容的功率放大電路(OCL)采用正、負(fù)雙電源供電。T1、 T2交替工作，輸出與輸入之間雙向跟隨?；パa(bǔ)：不同類型管子交替工作， 且均組成射極輸出形式。T1T2+VCCCRL+VCC/2+uo+-(-)-圖9.1.4 OTL電路圖9

5、.1.5 OCL電路T1T2+VCCuiRL+-VCC(-)+uo-第9章 9.1五、橋式推挽功率放大電路(BTL)T1T3+VCCRL+T2T4+ uO -優(yōu)點(diǎn)：用單電源供電， 且不用變壓器和大電容。圖9.1.6 BTL電路缺點(diǎn)：管子多，不易對(duì)稱； 損耗大；輸入、輸出無接地點(diǎn)。-9.2 互補(bǔ)功率放大電路 9.2.1. OCL電路的組成及工作原理一、電路組成在ui正半周, T1導(dǎo)通, T2截止, T1的集電極電流ic1流過負(fù)載RL 在ui負(fù)半周, T1截止, T2導(dǎo)通, T2的集電極電流ic2流過負(fù)載RL 第9章 9.21、基本OCL電路T1T2+VCCuiRL+-VCC(-)+uo-圖9.1

6、.5 OCL電路ttuiiL00圖9.2.1交越失真的產(chǎn)生由于三極管T1 、 T2沒有靜態(tài)偏壓，在發(fā)射結(jié)電壓小于死區(qū)電壓時(shí)，產(chǎn)生交越失真。 交越失真iBiB1iB2-uBE2ottoot1t4t1t2t2t3t3t4uBE1uBE2uBE1第9章 9.2第9章 9.22、 設(shè)置靜態(tài)偏置消除交越失真 偏置電路由二極管D1 、 D2電阻R1 、 R3和電位器R2組成。圖9.2.2 消除交越失真的OCL電路例9.2.1例9.2.2+ VccVccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-二、工作原理當(dāng)ui0且逐漸增大時(shí)，uBE1增大，T1管基極電 流iB1隨之增大，發(fā)射

7、極電流iE1也必然隨之增大，負(fù)載電阻RL上得到正方向電流；與此同時(shí)，ui的增大使uEB2減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)，T2管截止。2.當(dāng)ui0且逐漸減小時(shí)，uBE2增大，T2管基極電 流iB2隨之增大，發(fā)射極電流iE2也必然隨之增大，負(fù)載電阻RL上得到負(fù)方向電流；與此同時(shí)，ui的減小使uEB1減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時(shí)，T1管截止。+ VccVccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-圖9.2.2 消除交越失真的OCL電路第9章 9.2tuiuBE1-uBE2O1O2iB2iB1T1管輸入特性T2管輸入特性iB1iB2兩管工作在甲乙類狀態(tài)，在輸入信號(hào)正半周，主要由T

8、1管工作，負(fù)半周則主要為T2管。圖9.2.3 T1和T2管在ui作用下 輸入特性中的圖解分析第9章 9.29.2.2 OCL電路的輸出功率及效率圖9.2.4 OCL電路的圖解分析一、最大輸出功率Pom當(dāng)管壓降下降到飽和壓降時(shí)，負(fù)載上得到的最大輸出電壓幅值為VCC-UCES。第9章 9.2二、效率忽略基極回路電流時(shí)，第9章 9.29.2.3 OCL電路中晶體管的選擇一、最大管壓降二、集電極最大電流+ VccVccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-圖9.2.2 消除交越失真的OCL電路第9章 9.2三、集電極最大功耗晶體管損耗的功率： PT PV-PO第9章 9.2例9.2.1 所示，已知VCC=15V，輸入電壓為正弦波，晶體管的飽和管壓降UCES =3V ，電壓放大倍數(shù)約為1，負(fù)載電阻RL=4。（1）求解負(fù)載上可能獲得的最大功率和效率；（2）若輸入電壓最大有效值為8V，則負(fù)載上能夠獲得的最大功率為多少？圖9.2.2第9章 9.2例9.2.2 所示，負(fù)載所需最大功率為16W，負(fù)載電阻RL=8。設(shè)