模電第七章功率放大電路

模電課件第七章功率放大電路第一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日§7.1概述功率放大器的用途和特點(diǎn)功放提高效率的主要途徑2第二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日模擬電子技術(shù)設(shè)備的四大部分如圖：~電壓放大器功率放大器負(fù)載（換能器）把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量功放以輸出功率為直接目的。為了獲得大的輸出功率，必須使輸出信號(hào)電壓大；輸出信號(hào)電流大；放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配。高效率地向負(fù)載提供失真不大的額定功率，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)把微弱的信號(hào)電壓放大，是小信號(hào)放大器信號(hào)源7.1.1功率放大器的用途和特點(diǎn)3第三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日功放電路的特殊問(wèn)題1、輸出功率2、效率為獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子通常在極限狀態(tài)下工作。主要技術(shù)指標(biāo)：最大輸出功率Pom。功率放大器的輸出功率是由直流電源能量轉(zhuǎn)換得到的。其轉(zhuǎn)換能力稱(chēng)集電極效率，即PT：耗散在管子集電極上的功率，稱(chēng)管耗4第四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日3、非線性失真4、功放管的散熱問(wèn)題5、分析方法由于功率放大器工作在大信號(hào)狀態(tài)，不可避免要產(chǎn)生非線性失真。且輸出功率越大，失真越大。實(shí)際中需在獲得最大功率的同時(shí)，盡可能把非線性失真限制在允許的范圍內(nèi)。功放管在極限運(yùn)用時(shí)，uCE最大值接近U（BR）CEO，iC最大值接近ICM，Po接近PCM，且有相當(dāng)大功率消耗在集電結(jié)上，要考慮功放管的散熱和保護(hù)問(wèn)題。在大信號(hào)下，小信號(hào)模型已不在適用，需采用圖解分析法。5第五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日7.1.2功放提高效率的主要途徑PT管子在信號(hào)一周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間越短，相應(yīng)管耗越小，效率就越高。在低頻功放電路中，按管子集電極電流流通時(shí)間的不同可分為：甲（A)類(lèi)放大乙(B)類(lèi)放大甲乙(AB)類(lèi)放大6第六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日甲類(lèi)：Q點(diǎn)設(shè)在放大區(qū)中部，整個(gè)信號(hào)周期內(nèi)iC≥0甲乙類(lèi)：管子在靜態(tài)時(shí)微導(dǎo)通，信號(hào)半周期以上iC≥0。乙類(lèi)：Q點(diǎn)設(shè)在截止區(qū)邊緣，信號(hào)半周期內(nèi)iC≥0。最低，≤50%。失真最小。最高，可接近78.5%。失真最大。略低于乙類(lèi)。7第七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日§7.2互補(bǔ)推挽功率放大電路乙類(lèi)互補(bǔ)推挽放大電路甲乙類(lèi)互補(bǔ)推挽放大電路單電源互補(bǔ)推挽放大電路采用復(fù)合管的功率輸出級(jí)乙類(lèi)和甲乙類(lèi)放大的效率較高，但波形嚴(yán)重失真。為解決效率和失真的矛盾，需要在電路結(jié)構(gòu)上采取措施。8第八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日7.2.1乙類(lèi)互補(bǔ)推挽放大電路1、電路結(jié)構(gòu)T1為NPN管，與負(fù)載RL組成正向跟隨ui的射極輸出器；T2為PNP管，與負(fù)載RL組成反向跟隨ui的射極輸出器；9第九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日2、工作原理當(dāng)ui

處于正半周時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止，電流通iC1過(guò)負(fù)載RL。當(dāng)ui為負(fù)半周時(shí)，T2導(dǎo)通，T1截止，電流iC2通過(guò)負(fù)載RL。T1、T2輪流導(dǎo)通，在負(fù)載RL上合成一個(gè)完整的不失真波形。利用兩個(gè)特性對(duì)稱(chēng)的反型BJT互相補(bǔ)足的特點(diǎn)，完成推挽放大功能，故稱(chēng)雙電源供電的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)推挽功率放大器。10第十頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日設(shè)輸入信號(hào)：ui=Uimsinωt輸出信號(hào)電壓幅值：Uom=Ucem

Uim輸出信號(hào)電流幅值：Iom=Icm11第十一頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日1）輸出功率Po管子盡限運(yùn)用時(shí)，2）直流電源供給的功率Pv互補(bǔ)推挽電路中，正、負(fù)電源在一周內(nèi)輪流供電，故電源提供的總功率為：管子盡限運(yùn)用時(shí)，3、主要參數(shù)估算12第十二頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日3）效率η管子盡限運(yùn)用時(shí)，4）管耗PTT1、T2在信號(hào)一周內(nèi)輪流導(dǎo)通，則PT1=PT2。乙類(lèi)工作時(shí)，靜態(tài)管耗為零PT是Uom的二次函數(shù)?？捎肞T對(duì)Uom求導(dǎo)的辦法求出其最大值：13第十三頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)時(shí)，PT取得最大值。T1、T2在信號(hào)一周內(nèi)輪流導(dǎo)通，則PT1=PT214第十四頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日4）功率管參數(shù)的選擇U(BR)CEO的選擇ICM的選擇PCM的選擇T1導(dǎo)通T2截止時(shí)，T2所承受的最大反壓為T(mén)1、T2的最大反壓為15第十五頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日7.2.2甲乙類(lèi)互補(bǔ)推挽放大電路1、交越失真因IB=0，形成死區(qū)電壓交越失真16第十六頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日2、甲乙類(lèi)互補(bǔ)推挽電路為消除交越失真，可給T1、T2一很小的偏置電壓，使其在靜態(tài)時(shí)處于微導(dǎo)通狀態(tài)。二極管提供偏置UBE倍增電路提供偏置17第十七頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日3單電源互補(bǔ)推挽放大電路OTL電路R1、R2提供合適的直流偏置，并使當(dāng)ui<0，T2導(dǎo)電，iC2流過(guò)RL，同時(shí)向C充電；當(dāng)ui>0，T3導(dǎo)電，C通過(guò)RL放電。18第十八頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日由于T2、T3的工作電壓均為0.5VCC，因而Po、PT、Pv等的計(jì)算，只須將乙類(lèi)互補(bǔ)電路指標(biāo)計(jì)算中的VCC代之以0.5VCC即可?？捎靡粋€(gè)電源VCC和一個(gè)電容C代替雙電源。19第十九頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日4、帶自舉的OTL電路R3、C3為自舉電路。靜態(tài)時(shí)，C3充電至當(dāng)ui≤0，T2導(dǎo)電，由于C3足夠大，UC不變，則20第二十頁(yè)，共二十一頁(yè)，2022年，8月28日