第九章功率放大電路

第九章功率放大電路第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第9章9.19.1

功率放大電路概述要求在多級放大電路的末級（即輸出級）輸出一定的功率，以驅(qū)動負(fù)載。能夠向負(fù)載提供足夠信號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：晶體管小信號模型不能用，用圖解法。第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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

PomPV100%=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。第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月

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4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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+ICQR’LVCCICQIBQDECiCVCC/RC第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第9章9.1QuCE

交流負(fù)載線直流負(fù)載線AUCEQBUCEQ+ICQR’LVCCICQIBQDECiCVCC/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PRc＝I2CQRC（矩形面積QBCD）動態(tài)：O第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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，保證動態(tài)最大。PVR

L不變，交流分量幅值為ICQ。所以，第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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。互補(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9.1.4OTL電路圖9.1.5OCL電路T1T2+VCCuiRL+-VCC(-)+uo-第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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9.1.6BTL電路缺點(diǎn)：管子多，不易對稱；損耗大；輸入、輸出無接地點(diǎn)。-第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月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9.1.5OCL電路ttuiiL00第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月圖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，產(chǎn)生交越失真。

交越失真iBiB1iB2-uBE2ottoot1t4t1t2t2t3t3t4uBE1uBE2uBE1第9章9.2第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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

、

R2和電位器RP組成。圖9.2.2消除交越失真的OCL電路例9.2.1例9.2.2+Vcc–VccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月二、工作原理當(dāng)ui>0且逐漸增大時，uBE1增大，T1管基極電流iB1隨之增大，發(fā)射極電流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，ui的增大使uEB2減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時，T2管截止。2.當(dāng)ui<0且逐漸減小時，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，ui的減小使uEB1減小，當(dāng)減小到一定數(shù)值時，T1管截止。+Vcc–VccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-圖9.2.2消除交越失真的OCL電路第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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)，在輸入信號正半周，主要由T1管工作，負(fù)半周則主要為T2管。圖9.2.3T1和T2管在ui作用下

輸入特性中的圖解分析第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第9章9.29.2.2OCL電路的輸出功率及效率圖9.2.4OCL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，負(fù)載上得到的最大輸出電壓幅值為VCC-UCES。第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第9章9.2二、效率

忽略基極回路電流時，第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第9章9.29.2.3OCL電路中晶體管的選擇一、最大管壓降二、集電極最大電流+Vcc–VccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-圖9.2.2消除交越失真的OCL電路第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第9章9.2三、集電極最大功耗晶體管損耗的功率：PTPV-PO第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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=4Ω。（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21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第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=8Ω。設(shè)晶體管的飽和管壓降︱UCES