模擬電子線路 康華光版 第8章 功率放大電路

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模擬電子線路康華光版第8章功率放大電路

模擬電子線路

第八章

功率放大器

模擬電子線路康華光版第8章功率放大電路

第八章功率放大器8.18.28.38.48.5功率放大電路概述互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路實(shí)際功放電路集成功率放大器變壓器耦合式功放電路退出

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8.1功率放大電路概述功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級(jí)輸出級(jí)，功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。指針偏轉(zhuǎn)等。例1:擴(kuò)音系統(tǒng)：信號(hào)提取電壓放大功率放大退出

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例2:溫度控制：R1R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電阻Ua:基準(zhǔn)電壓Rt:熱敏電阻熱敏電阻A:電壓放大器：R2aR3b

Usc功++-Auo1放加熱

uo

Rt溫控室

元件

溫度調(diào)理過(guò)程

TT

Rt

Ub

UO1退出

UO

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分析功放電路應(yīng)注意的問(wèn)題(1)功放電路中電流、電壓要求都比較大，功放電路中電流、電壓要求都比較大，必需注意電路參數(shù)不能超過(guò)晶體管的極限值:限值ICM、UCEM、PCM。IcICMPCM

UCEM

uce退出

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(2)電流、電壓信號(hào)比較大，必需注意防止電流、電壓信號(hào)比較大，波形失真。波形失真。(3)電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，減少電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負(fù)載，晶體管及線路上的損失。晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率(的效率(η)。

Pomaxη=100%PEPomax:負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。電源提供的直流功率。PE:電源提供的直流功率。退出

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問(wèn)題探討:問(wèn)題探討

射極輸出器輸出電阻低，射極輸出器輸出電阻低，帶負(fù)載能力強(qiáng)，能力強(qiáng)，可以用做功率放大器嗎不適合，不適合，因?yàn)樾侍?。ib

估算射極輸出器的效率：icUSC(設(shè)RL=RE)設(shè)RE

USCRb

Q

USCuouiREuouo退出

uce

t

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為使輸出信號(hào)的幅值盡可能大(要保證不失真，為使輸出信號(hào)的幅值盡可能大要保證不失真),靜要保證不失真態(tài)工作點(diǎn)()設(shè)置較高(靠近負(fù)載線的中部)。態(tài)工作點(diǎn)(Q)設(shè)置較高(靠近負(fù)載線的中部)。Ic交流負(fù)載線直流負(fù)載線QuCEUSCuo的取值范圍靜態(tài)工作點(diǎn)：靜態(tài)工作點(diǎn)：UCEQ=0.5USC

USCRE

ICQ==

0.5USC0.5USC

RE

RL若忽略晶體管的飽和壓降和截止區(qū)，壓降和截止區(qū)，輸出信號(hào)u信號(hào)o的峰值最大只能為：能為：Uommax=0.5USC退出

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1.直流電源輸出的功率

iC=ICQ+ic

1TPE=∫USCiCdtT0

=ICQ+Icmsin(ωt+)21TUSCTUSCP=∫USCiCdt=E∫0iCdt=USCICQ=2RLT0T2.最大負(fù)載功率22Uommax0.5USC22U2Pmax===SCORL8RLRL3.最大效率

ηmax=

PmaxO

放大電路的輸出沒(méi)有失

真的工作方式稱(chēng)為甲類(lèi)放大。放大電路的輸出沒(méi)有失真的工作方式稱(chēng)為甲類(lèi)放大。甲類(lèi)放大退出

PE

=25%

(RL=RE時(shí))

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如何解決效率低的問(wèn)題？如何解決效率低的問(wèn)題？方法：降低點(diǎn)方法：降低Q點(diǎn)。缺點(diǎn)：但又會(huì)引起截止失真。缺點(diǎn)：但又會(huì)引起截止失真。既降低Q點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的方法：既降低點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的方法：采用點(diǎn)又不會(huì)引起截止失真的方法

推挽輸出電路，或互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)射極輸推挽輸出電路，出器。出器。

退出

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8.2互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)：電路中采用兩支晶體管，互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)：電路中采用兩支晶體管，NPN、、PNP各一支；兩管特性一致。各一支；各一支兩管特性一致。類(lèi)型：類(lèi)型：互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放的類(lèi)型

無(wú)輸出變壓器形式(OTL電路)電路)電路

無(wú)輸出電容形式(OCL電路)電路)電路

OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess退出

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8.2.1無(wú)輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功放電路為正弦波)一、工作原理(設(shè)ui為正弦波)工作原理(電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.由NPN型、PNP型三極型型三極管構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的射極輸出器對(duì)接而成。輸出器對(duì)接而成。2.雙電源供電。雙電源供電。3.輸入輸出端不加隔直電容。T1+USC

ui

iLRLT2-USC

uo

退出

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靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：ui=0V→T1、T2均不工作→uo=0V因此，不需要隔直電容。因此，不需要隔直電容。動(dòng)態(tài)分析：動(dòng)態(tài)分析：ui0Vui0VT1導(dǎo)通，T2截止ui導(dǎo)通，iL=ic1;T1截止，T2導(dǎo)通截止，iL=ic2T2iLRLuo+USCT1

ic1

ic2-USC

T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方稱(chēng)為乙類(lèi)放大乙類(lèi)放大。式，稱(chēng)為乙類(lèi)放大。退出

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乙類(lèi)放大的輸入輸出波形關(guān)系:乙類(lèi)放大的輸入輸出波形關(guān)系uit死區(qū)電壓uotuotuot交越失真uiT2-USC交越失真：交越失真：輸入信號(hào)ui在過(guò)零前后，前后，輸出信號(hào)出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。退出

+USCT1

iLRL

uo

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乙類(lèi)放大的特點(diǎn)：乙類(lèi)放大的特點(diǎn)：(1)靜態(tài)電流ICQ、IBQ等于零；等于零；(2)每管導(dǎo)通時(shí)間等于半個(gè)周期；(3)存在交越失真。存在交越失真。T1+USC

uiT2

iLRL-USC退出

uo

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二、最大輸出功率及效率的計(jì)算假設(shè)ui為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導(dǎo)通時(shí)均能飽和，此時(shí)導(dǎo)通時(shí)均能飽和，輸出達(dá)到最大值。輸出達(dá)到最大值。若忽略晶體管的飽和壓降，則負(fù)載(RL)上的電壓降，則負(fù)載(上的電壓和電流的最大幅值分別ui為：U=ULmmaxSC

+USCT1ULmaxiLRLT2

UL

ILmmax=

USC

負(fù)載上得到的最大功率為：負(fù)載上得到的最大功率為：

RL

Pomax

USCUSC1U==22RL2RL

2SC

-USC

退出

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電源提供的直流平均功率計(jì)算：電源提供的直流平均功率計(jì)算：每個(gè)電源中的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為每個(gè)電源中的電流為半個(gè)正弦波，其平均值為:

Iav1Iav2

1=2π

USCUSC∫0RLsinωtd(ωt)=πRLUSCUSCic1=Iav1=πRLRLωt2USC2USC=πRLπRL退出

π

USC1=USC2=USC兩個(gè)電源提供的總功率為：兩個(gè)電源提供的總功率為：

PE=PE1+PE2=2USC

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Pomax

2USCUSC1USC==22RL2RL

PE=PE1+PE2=2USC效率為：效率為：

USC2U=πRLπRL

2SC

Pomaxη==PE

U2RL