模電功率放大電路

6.1功率放大電路的特殊問題

輸出功率為主要技術(shù)指標(biāo)。晶體管起能量轉(zhuǎn)換作用：電源提供的直流電能轉(zhuǎn)化為由信號(hào)控制的輸出交變電能。功率放大簡稱功放，與電壓放大電路相比較，主要考慮以下問題。第6章功率放大電路⑴輸出大功率輸出功率是指受信號(hào)控制的輸出交變電壓和交變電流的乘積，即負(fù)載所得到的功率。要求功放管輸出大電流和電壓。功放管工作在接近極限狀態(tài)，選擇功放管要考慮極限參數(shù)。6.1功率放大電路的特殊問題⑵提高效率

功率放大電路的效率(Efficiency)是指負(fù)載得到的信號(hào)功率與電源供給的直流功率之比。提高效率可以在相同輸出功率的條件下，減小能量損耗，減小電源容量，降低成本。⑶減小失真

原因：功率放大電路的工作電流和電壓要超過特性曲線的線性范圍，甚至接近于晶體管的飽和區(qū)和截止區(qū)。造成非線性失真較嚴(yán)重，因此在使用中必須兼顧提高交流輸出功率和減小非線性失真這兩方面的指標(biāo)。⑷改善熱穩(wěn)定性

原因：集電結(jié)上損耗功率大，會(huì)引起功放管結(jié)溫上升，可能會(huì)導(dǎo)致管子燒毀。因此大功率管都要安裝散熱器，以便獲得大的輸出功率。如何提高效率？甲類工作狀態(tài)管子導(dǎo)通時(shí)間為一個(gè)周期。在單管放大電路中，為了得到不失真的輸出波形，將靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在合適位置。靜態(tài)時(shí)功耗大。iCiCtuCEQ00(a)甲類iC大于0乙類工作狀態(tài)導(dǎo)通時(shí)間為半個(gè)周期。其工作點(diǎn)設(shè)置在截止區(qū)。出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真。iCiCtuCEQ00(c)乙類iC=0的時(shí)間為半個(gè)周期甲乙類工作狀態(tài)導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，小于一個(gè)周期。其工作點(diǎn)設(shè)置靠近截止區(qū)。甲乙類放大，減小了靜態(tài)功耗，但也出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真。iCiCtuCEQ00(b)甲類iC=0的時(shí)間小于半個(gè)周期功率放大器：希望輸出功率大，電源功率消耗少，效率高。甲乙類和乙類功放：減小了靜態(tài)功耗，但都出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真。為了利用其效率高的優(yōu)點(diǎn)，克服其削波失真的缺點(diǎn)，通常采用乙類互補(bǔ)對(duì)稱放大電路。1.雙電硬源互撤補(bǔ)對(duì)找稱電鞋路雙電惱源互死補(bǔ)對(duì)菊稱電暗路又票稱無吩輸出蛛電容據(jù)電路陽，簡因稱OC鋼L(O訓(xùn)ut巨pu嗚t稅Ca瘋pa軋ci鍬to跨r依Le鉆ss洲)電路。6.讀2互補(bǔ)臨對(duì)稱潑功率慰放大吸電路⑴電路查組成ui0tuo0tiC1+VCC-VCCuiuoT1ioT2RL++__iC2靜態(tài)動(dòng)態(tài)交越瓶失真由于T1、T2管輸圖入特長性存賓在死騎區(qū)，識(shí)所以輸出厘波形餡在信猴號(hào)過連零附亞近產(chǎn)慢生失窗真——交越特失真。原因：假偽設(shè)T1、T2的死鞠區(qū)電李壓都挪是0.評(píng)6V，那么丟在輸守入信斜號(hào)電區(qū)壓|Ui|≤0.撫6V期間械，T1和T2截止黨，輸繡出電笨壓為越零，娃得到它如圖搭所示匙失真背了的機(jī)波形索，圖6-3交越失真波形uiuott00消除交越滔失真的辦溪法uo+VCCT1R3D1R1T2RL-VCC+ui+__D2圖6-4消除交越失真的電路讓T1和T2在靜宇態(tài)時(shí)四就微碧導(dǎo)通尸。為此性在T1和T2的基服極之薪間接封入一佩個(gè)直桐流電輔壓。無論策信號(hào)景為正臺(tái)或?yàn)榇尕?fù)，莖都至陵少有蓋一個(gè)沈管子杰導(dǎo)通況，交帆越失費(fèi)真也吧就不奏存在鏡了。⑵分析碑計(jì)算在對(duì)程互補(bǔ)傲對(duì)稱教電路怨進(jìn)行央分析藥計(jì)算準(zhǔn)時(shí)。僑由于摘管子蒙在大喉信號(hào)弟下工羨作，終所以賤必須河利用圖解桌分析進(jìn)行打分析廊。①修輸出逮功率為了閑便于乎觀察角互補(bǔ)拘電路孕中的碼每個(gè)病管子攤的電地流電夫壓波憑形，把T2管特側(cè)性曲庸線倒紋置于T1管特哄性曲援線的悼右下長方，并告令二它者在UCE烈Q=VCC處對(duì)川準(zhǔn)，芒如圖情所示史。負(fù)載線通過Q點(diǎn)(UCE=VCC，iC=0)，且斜率為的直線。tiC1Q00iC1uCE10iC2uCE2uCES2VCC2VCCiC2Quce1uce2VCCVCCUcemT2導(dǎo)通T1導(dǎo)通T1截止T2截止ππ2ππ2π0-1/RL-1/RLPT1T2N+VCC-VCCuiuoT1ioT2RL++__輸出丈功率Po可以乞根據(jù)齊功率仗表達(dá)愉式P=U2/R（U是交齡流有城效值宗）求偽得，項(xiàng)即①袋輸出本功率理想仆條件臉下的最大螺輸出料功率若輸橫入的影正弦表信號(hào)拼的幅讓度足棍夠大投，并鞠忽略避管子鉛的飽汗和壓輸降UCE聯(lián)S。RL上最斯大的模輸出割電壓斗幅度Uce抹m=VCC。在此今理想楊條件負(fù)下，耕最大革輸出紫功率查為①朝輸出桃功率②潔效率輸出帝功率蘇占電鋼源供孔給功許率的鉗比率備稱為效率，用η表示屬，η=PO/PV。由于虛每個(gè)胸電源楚只提斗供半猴個(gè)周守期的植電流感，所受以總電恰源功僵率PV為在理驕想情宜況下華，Uce泰m=VCC，則最云大效披率為②袋效率③訪功率居管的浩選擇消耗徐在晶割體管制的功慌率PT=PV－PO，由于PO與PV均與大信號(hào)跑的幅浙值有份關(guān)，屠故PT也隨棟之變曉化。為了蘇求出何時(shí)凈管耗降最大，令上式丸對(duì)K的導(dǎo)富數(shù)為0時(shí)，PT將為埋最大罰值將其代剪入PT式中挪得每個(gè)責(zé)管子舞的管曲耗約塞為0.雖2POm挑ax，當(dāng)輸發(fā)出功點(diǎn)率最敢大(K=1馳)時(shí)，控總管譯耗約涉為0.酬27POm追ax。功率撥管的坐要求若想券得到霧預(yù)期碼的最泄大輸陜出功則率，叉則功率灶管的殊有關(guān)勵(lì)參數(shù)應(yīng)滿碼足下神列條逆件：⑴每只后功率萄管的最大桌管耗PCM≥0.壞2POm清ax；⑵功率磚管c-天e極間洲的最大艦壓降為2VCC，所以愁應(yīng)選|U(B音R)儉CE場O|>芒2VCC；⑶功率感管的最大密集電廁極電屋流為VCC/RL，因此閘晶體截管的ICM不宜介低于炮此值罷。+VCC-VCCuiuoT1ioT2RL++__2.復(fù)合迅互補(bǔ)憶對(duì)稱川電路⑴復(fù)合芝管(D缸ar映li踩ng展to瘡n佩Co迷nn對(duì)ec糠ti音on絲式)存在技的問瘋題：大絹功率戶輸出裝極的剪工作芽電流酬大，炕而一憤般大牙功率絞管的電流蘿放大貼系數(shù)離都較我小。通常托采用內(nèi)所謂充“復(fù)思合管蓬”的宴辦法鴉來解皂決。設(shè)有復(fù)兩只茅晶體危管，撲把前刮一只泄管的建集電俗極或優(yōu)發(fā)射購極接圓到下平一只組管的盞基極漂，這尋種連糧接所駐形成閣的晶角體管極組合和稱為復(fù)合腦管cebT1T2iBiC≈β1β2iBiEiBiEbiCce(a)塑NP戚N型2.復(fù)合蕩互補(bǔ)眼對(duì)稱翼電路ecbT1T2iBiE≈β1β2iBiCiBiCbiEec(b)婆PN堅(jiān)P型2.復(fù)合珍互補(bǔ)芝對(duì)稱岔電路cebT1T2iBiC≈β1β2iBiEiBiEbiCce(c)肥PN老P型2.復(fù)合緣瑞互補(bǔ)榮對(duì)稱撒電路cebT1T2iBiC≈β1β2iBiEiBiEbiCce(d)啄NP德N型2.復(fù)合睜互補(bǔ)承對(duì)稱笨電路復(fù)合冊(cè)管構(gòu)蛾成規(guī)腦則iB向管慎內(nèi)流的復(fù)昂合管心等效岡為NP棍N管；iB向管辱外流的復(fù)檢合管豬等效捧為PN塑P管；iB的流者向由T1管的他基極滋電流兆決定，即毅由T1管的鑄類型掛決定。必須短保證找每只硬管各亭電極搜的電攝流都悟能順汽著各稈個(gè)管樸的正取常工數(shù)作方律向流格動(dòng)；賤否則瞇將是木錯(cuò)誤瘋的。2.復(fù)合爭互補(bǔ)腸對(duì)稱火電路在圖嚼所示邁復(fù)合粒管中障，判囑斷它騾們的庸連接摸方式越哪些陽是正偽確的豎？哪至些是遵錯(cuò)誤翠的？捆哪些焦等效壞為NP房誠N管？層哪些曠等效臣為PN瓣P(guān)管？2.復(fù)合怨互補(bǔ)脫對(duì)稱熊電路解：(a)錯(cuò)。(b)錯(cuò)。(c)對(duì)，PN懷P型。(d)對(duì)，NP邊N。⑵準(zhǔn)互屠補(bǔ)對(duì)薪稱電堆路(Q座ua革si揉C團(tuán)om份pl耽em胡en馬ta自ry消E僵mi港tt準(zhǔn)er肚F萍o(jì)l借lo駐we狡r)互補(bǔ)邁對(duì)稱公電路壘中，帽兩個(gè)燙輸出刊管是栽互補(bǔ)脆工作撫的，王因而捉要求兩管蹄為不抓同類蹄型，枕一個(gè)筒為NP猶N型，赴而另蔥一個(gè)乓則為PN袍P型。為了耳滿足怒電路斯對(duì)稱盡就要求球兩管垃特性您一致。這對(duì)NP信N和PN父P兩種店大功窩率管發(fā)來說豆，一訊般是甚難以情實(shí)現(xiàn)截的，延尤其犁是當(dāng)?shù)粋€(gè)軌是硅沙管另叼一個(gè)爆是鍺友管時(shí)兵，若廉要兩嫁管特娘性一恰致，鐮最好本使T3和T4是同維一種鬼型號(hào)望的管替子。+VCC-VCCRb1RD1T1T2Rb2D2Re1Rc2RLT3T4Re4Re3NPNPNPuoui++--圖6-8準(zhǔn)互補(bǔ)對(duì)稱電路3.單電鉆源互頓補(bǔ)對(duì)借稱電此路⑴電路版組成雙電綿源互桿補(bǔ)對(duì)嚴(yán)稱電記路，什需要紅兩個(gè)舌獨(dú)立譽(yù)電源拒，這畫給使掌用上屠帶來不方躺便。所以實(shí)用月上常采箏用單遣電源辮互補(bǔ)緞對(duì)稱斯電路桑，如吵圖6-憲9所示震。它去姓掉了域負(fù)電炸源，泊接入撐一個(gè)拾電容C，稱為銜無輸苗出變酸壓器葉電路，簡腫稱OT基L(O捏ut看pu琴t亮Tr級(jí)an按sf插or書me蜜r珍Le叛ss甜)電路。V1、V2是為乎了克遍服交瘋越失拴真而鑰接入午的正汽向偏宣置電文源，疤在實(shí)優(yōu)際電爹路中蠶可用君兩個(gè)緩二極毒管來脹代替蟲。VCC12+tui+VCCV1V2T1NPNPNPiC1iC2iouo+-T2EICRL+-iC1t0-iC2t0uI0uot0圖6-倡9單電菠源互宜補(bǔ)對(duì)惑稱原顆理電美路靜態(tài)用時(shí)使UE=VCC/2，I點(diǎn)電搶位UI以VCC/2為基鍋準(zhǔn)上刊下變新化，T1、T2輪流光導(dǎo)通跨，實(shí)斤現(xiàn)雙顧向跟業(yè)隨。電容卷上具伏有的轉(zhuǎn)恒定必電壓VCC/2，則回可看默作信鍋號(hào)負(fù)盜半周舉時(shí)T2管的遭直流治電源漸。電容碎充放欺電回串路時(shí)失間常亡數(shù)遠(yuǎn)贊大于聲信號(hào)艙周期特，電蠟容兩驕端電燃?jí)夯吮静淮┳儭?dòng)態(tài)狀時(shí)⑵分析財(cái)計(jì)算由上貴面的黨分析蜘可以雹看出饑，單電儉源互拐補(bǔ)對(duì)洽稱電樣路實(shí)枝質(zhì)上護(hù)等效登于具伍有±VCC/2雙電擋源的簡互補(bǔ)敬對(duì)稱私電路。分析固計(jì)算惡時(shí)只寄要把VCC/2替換前面陶式中幼的VCC就可土以得懸出單牙電源漫互補(bǔ)桃對(duì)稱挑電路男的輸叨出功器率、犬直流魔電源訴供給存的功嚴(yán)率和巴效率臂等。①視輸出伍功率理想撞條件覺下最逼大電姓壓幅歲值Uce零m=VCC/2，所以②芽效率直流臺(tái)電源卷供給泉的功股率為PV理想票條件乒下，懷最大亮效率退為可見晝?cè)诶砜芟霔l鍵件下遠(yuǎn)，OC奏L和OT業(yè)L電路湊的最犬大效望率相綢同。例如圖憑所示嬌的電孝路，VCC=6車V，RL=3應(yīng).5翁Ω近似杯計(jì)算燃理想泰情況態(tài)下，冤最大慈輸出五功率原，效墊率和名管耗燦。（ui為正棗弦信絞號(hào)）uo+VCCT1R3D1R1T2RL+ui+__D2解：艷因?yàn)槔硐牒萸闆r姐下有所以PT=0鬼.4POM=0狀.4尿×1屬.2堂9=敬0.畏51讀6(及W)例某同停學(xué)設(shè)糠計(jì)一李個(gè)OT情L功放帆電路簡如圖中所示壘。（1）為網(wǎng)實(shí)現(xiàn)挎輸出院最大何幅值怎正負(fù)穗對(duì)稱易，靜嚷態(tài)時(shí)A點(diǎn)電負(fù)位應(yīng)富為多酬大？（2）若UCE將3和UCE帶5的最厘小值著約為3V，求謝最大致不失韻真輸候出功綁率和慚效率填？（3）晶取體管T3、T5的PCM、U(B先R)鎖CE粱O和ICM應(yīng)如波何選嘉擇？例解：銳⑴圖階為單書電源維互補(bǔ)煮對(duì)稱OT莫L電路躍，若實(shí)水現(xiàn)輸