模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 課件 （張菁）第7、8章 信號(hào)產(chǎn)生電路、功率放大電路

第7章信號(hào)產(chǎn)生電路一

正弦波振蕩電路的分析方法二

RC正弦波振蕩電路三

LC

正弦波振蕩電路四

石英晶體振蕩器五

非正弦波發(fā)生電路本章討論的問(wèn)題：1、什么是正弦波振蕩，正弦波振蕩和負(fù)反饋放大電路中產(chǎn)生的自激振蕩有區(qū)別嗎？為什么正弦波振蕩電路中必須有選頻網(wǎng)絡(luò)？選頻網(wǎng)絡(luò)由哪些元件組成？2、產(chǎn)生正弦波振蕩電路的條件是什么？正弦波振蕩電路的組成?如何判斷電路是否是正弦波電路？3、為什么矩形波發(fā)生電路是產(chǎn)生其他非正弦波電路的基礎(chǔ)?為什么非正弦波發(fā)生電路中幾乎都含有電壓比較器？4、如何組成矩形波、三角波和鋸齒波發(fā)生電路？正弦波振蕩電路●無(wú)外加輸入信號(hào)的情況下，依靠電路自激振蕩而產(chǎn)生一定頻率一定幅值的輸出信號(hào)。●與負(fù)反饋放大電路的振蕩的不同之處：在正弦波振蕩電路中引入的是正反饋，且振蕩頻率可控。一、正弦波振蕩的條件和電路的組成1.正弦波振蕩的條件

在電擾動(dòng)下，對(duì)于某一特定頻率f0的信號(hào)形成正反饋：

由于半導(dǎo)體器件的非線性特性及供電電源的限制，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，穩(wěn)定在一定的幅值。。

正弦波振蕩的條件（續(xù)）

一旦產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，則電路的輸出量自維持，即幅值平衡條件相位平衡條件起振條件：

要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的f0，且在合閘通電時(shí)對(duì)于f=f0信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿足起振條件。2.

正弦波振蕩電路的振蕩頻率

振蕩頻率是由相位平衡條件所決定。這就要求電路只有一個(gè)頻率滿足振蕩條件，才能產(chǎn)生單一頻率的正弦波。為此必須在環(huán)路中包含一個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)置在放大電路中，也可設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò)中，在很多正弦波振蕩電路中選頻網(wǎng)絡(luò)和反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一，既有選頻作用，又起反饋?zhàn)饔茫@樣正弦波振蕩電路的振蕩頻率也就取決于選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)。3.正弦波振蕩電路的振蕩頻率的分類：按其選頻網(wǎng)絡(luò)的類型可分為：1)RC正弦波振蕩電路：幾百千赫以下2)LC正弦波振蕩電路：幾百千赫～幾百兆赫3)石英晶體正弦波振蕩電路：振蕩頻率穩(wěn)定4、基本組成部分1)基本放大電路：放大作用2)正反饋網(wǎng)絡(luò)：滿足相位條件3)選頻網(wǎng)絡(luò)：確定f0，保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié)：穩(wěn)幅1)是否存在主要組成部分；2)放大電路能否正常工作，即是否有合適的Q點(diǎn)，信號(hào)是否可能正常傳遞，沒(méi)有被短路或斷路；3)是否滿足相位條件，即是否存在f0，是否可能振蕩

；4)是否滿足幅值條件，即是否一定振蕩。常合二為一5、分析正弦波振蕩電路能否振蕩的方法相位條件的判斷方法：瞬時(shí)極性法

斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處給放大電路加f＝f0的信號(hào)Ui，且規(guī)定其極性，然后根據(jù)

Ui的極性→Uo的極性→Uf的極性若Uf與Ui極性相同，則電路可能產(chǎn)生正弦波振蕩；否則電路不可能產(chǎn)生正弦波振蕩。

在多數(shù)正弦波振蕩電路中，輸出量、凈輸入量和反饋量均為電壓量。極性？二、RC正弦波振蕩電路1.RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)低頻段高頻段

在頻率從0～∞中必有一個(gè)頻率f0，φF＝0o。

RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的頻率響應(yīng)當(dāng)ω=ωo=1/RC或f=f0

時(shí)，不但φ=0，且最大,為1/3。1)是否可用共射放大電路？2)是否可用共集放大電路？3)是否可用共基放大電路？4)是否可用兩級(jí)共射放大電路？2.

電路組成

應(yīng)為RC串并聯(lián)網(wǎng)路配一個(gè)電壓放大倍數(shù)略大于3、輸入電阻趨于無(wú)窮大、輸出電阻趨于0的放大電路。不符合相位條件不符合相位條件輸入電阻小、輸出電阻大，影響f0

可引入電壓串聯(lián)負(fù)反饋，使電壓放大倍數(shù)大于3，且Ri大、Ro小，對(duì)f0影響小3.RC橋式正弦波振蕩電路（文氏橋振蕩器）

由RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性得知,在ω=ωo=1/RC時(shí),其相移φF=0,為了使振蕩電路滿足相位條件

為了使電路能振蕩,還應(yīng)滿足起振條件,即要求要求放大器的相移φA也為0°(或360°)。

而右圖所示的反饋系數(shù)就是RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的傳輸系數(shù),即放大器的放大倍數(shù)當(dāng)ω=ωo時(shí),,因而按起振要求即頻率可調(diào)的文氏橋振蕩器：

改變電容以粗調(diào)，改變電位器滑動(dòng)端以微調(diào)。

加穩(wěn)壓管可以限制輸出電壓的峰-峰值。同軸電位器

為了提高頻率，必須減小R和C的值。然而，一方面，R減小到一定程度時(shí)，同相比例器的輸出電阻將影響選頻特性：另一方面，當(dāng)C減小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容和電路的分布電容將影響選頻特性；因此，f0高到一定程度，應(yīng)選LC正弦波振蕩電路。4.穩(wěn)幅方法

因同相比例運(yùn)算電路有非常好的線性度，故反饋電阻RF采用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，或R1采用正溫度系數(shù)的熱敏電阻（如圖1），或加二極管作為非線性環(huán)節(jié)（如圖2）均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)幅。圖1圖2穩(wěn)幅的其它措施利用場(chǎng)效應(yīng)管的非線性特性

討論一：判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？討論一：判斷圖示電路有可能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？RC移項(xiàng)式電路問(wèn):RC移相電路有幾級(jí)才可能產(chǎn)生正弦波振蕩？討論二：合理連接電路，組成文氏橋振蕩電路討論三：設(shè)電路已產(chǎn)生穩(wěn)幅正弦波振蕩，當(dāng)輸出電壓達(dá)到正弦波峰值時(shí)，二極管的正向壓降為0.6V，試粗略估算輸出電壓達(dá)到正弦波峰值Uom；三、LC

正弦波振蕩電路

1.LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性

理想LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振時(shí)呈純阻性，且阻抗無(wú)窮大。諧振頻率為實(shí)際的LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)總是有損耗的，等效為R,在損耗較小時(shí)，品質(zhì)因數(shù)及諧振頻率損耗LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性損耗LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的選頻特性

在f＝f0時(shí)，電容和電感中電流各約為多少？網(wǎng)絡(luò)的電阻為多少？

構(gòu)成正弦波振蕩電路最簡(jiǎn)單的做法是通過(guò)引入正反饋并用反饋電壓取代輸入電壓。附加相移2、LC選頻放大電路→正弦波振蕩電路

當(dāng)f=f0時(shí)，電壓放大倍數(shù)的數(shù)值最大，且附加相移為0。1）變壓器反饋式電路特點(diǎn)：易振，波形較好；耦合不緊密，損耗大，頻率穩(wěn)定性不高。分析電路是否可能產(chǎn)生正弦波振蕩的步驟：1)是否存在組成部分2)放大電路是否能正常工作3)是否滿足相位條件

為使N1、N2耦合緊密，將它們合二為一，組成三點(diǎn)式電感反饋式電路。必須有合適的同銘端！2）

電感反饋式(電感三點(diǎn)式)電路反饋電壓取自哪個(gè)線圈？反饋電壓的極性？必要嗎？

電感的三個(gè)抽頭分別接晶體管的三個(gè)極，故稱之為電感三點(diǎn)式電路。

電感三點(diǎn)式正弦波振蕩電路又稱哈特萊振蕩電路，其電路如圖所示。它的特點(diǎn)是把諧振回路的電感分成L1和L2兩個(gè)部分，利用L2上的電壓直接作為反饋信號(hào)，不需要用變壓器。

電感三點(diǎn)式正弦波振蕩電路（a）共基極接法的電感三點(diǎn)式（b）共射極接法的電感三點(diǎn)式電感反饋式(電感三點(diǎn)式)電路

電感反饋式電路特點(diǎn)：耦合緊密，易振，振幅大，C用可調(diào)電容可獲得較寬范圍的振蕩頻率。波形較差，常含有高次諧波。

由于電感對(duì)高頻信號(hào)呈現(xiàn)較大的電抗，故波形中含高次諧波，為使振蕩波形好，采用電容反饋式電路。

電感三點(diǎn)式正弦波振蕩電路的振蕩頻率基本上等于LC并聯(lián)電路的諧振頻率,即其中L′是諧振回路的等效電感,即3）電容反饋式（電容三點(diǎn)式）電路

若要振蕩頻率高，則L、C1、C2的取值就要小。當(dāng)電容減小到一定程度時(shí)，晶體管的極間電容將并聯(lián)在C1和C2上，影響振蕩頻率。特點(diǎn)：波形好，振蕩頻率調(diào)整范圍小，適于頻率固定的場(chǎng)合。與放大電路參數(shù)無(wú)關(guān)電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路的特點(diǎn)是用C1和C2兩個(gè)電容作為諧振回路電容，利用電容C2上的電壓直接作為反饋信號(hào)。電容反饋式（電容三點(diǎn)式）電路電容三點(diǎn)式正弦波振蕩電路（a）共基極接法的電容三點(diǎn)式（b）共射極接法的電容三點(diǎn)式四、石英晶體正弦波振蕩電路

1.石英晶體的特點(diǎn)SiO2結(jié)晶體按一定方向切割的晶片。1）壓電效應(yīng)和壓電振蕩：機(jī)械變形和電場(chǎng)的關(guān)系固有頻率只決定于其幾何尺寸，故非常穩(wěn)定。當(dāng)交變電場(chǎng)的頻率為某一特定值時(shí)，振蕩會(huì)驟然增大，產(chǎn)生共振。加交變電場(chǎng)產(chǎn)生一定頻率的機(jī)械變形，而這種機(jī)械振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生交變電場(chǎng)。容性感性阻性2）石英晶體的等效電路和振蕩頻率當(dāng)?shù)刃щ娐返腞、L、C支路產(chǎn)生串聯(lián)諧振，該支路成純電阻性諧振頻率下總阻抗等于R和C0的并聯(lián)阻抗，因,故近似認(rèn)為石英晶體也成純電阻性，等效電阻為R。R<<ωoC

一般LC選頻網(wǎng)絡(luò)的Q為幾百，石英晶體的Q可達(dá)104～106；前者Δf/f為10－5，后者可達(dá)10－10～10－11。2.電路①石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？②是哪種典型的正弦波振蕩電路？①石英晶體工作在哪個(gè)區(qū)？②兩級(jí)放大電路分別為哪種基本接法？③C1的作用？（1）并聯(lián)型電路（2）串聯(lián)型電路旁路電容討論一同銘端？能產(chǎn)生正弦波振蕩嗎？注意事項(xiàng)：1.放大電路必須能夠正常工作，放大電路的基本接法；2.斷開(kāi)反饋，在斷開(kāi)處加f=f0的輸入電壓；3.找出在哪個(gè)元件上獲得反饋電壓，是否能取代輸入電壓。一、常見(jiàn)的非正弦波二、矩形波發(fā)生電路三、三角波發(fā)生電路四、鋸齒波發(fā)生電路五、波形變換電路非正弦波振蕩電路一、常見(jiàn)的非正弦波矩形波三角波鋸齒波尖頂波階梯波矩形波是基礎(chǔ)波形，可通過(guò)波形變換得到其它波形。二、矩形波發(fā)生電路

輸出無(wú)穩(wěn)態(tài)，有兩個(gè)暫態(tài)；若輸出為高電平時(shí)定義為第一暫態(tài)，則輸出為低電平為第二暫態(tài)。1.基本組成部分（1）開(kāi)關(guān)電路：輸出只有高電平和低電平兩種情況，稱為兩種狀態(tài)；因而采用電壓比較器。（2）反饋網(wǎng)絡(luò)：因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩，就要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換，所以電路應(yīng)引入反饋。（3）延遲環(huán)節(jié)：輸出狀態(tài)按一定的時(shí)間間隔交替變化，所以電路要有延遲環(huán)節(jié)來(lái)確定每種狀態(tài)的維持的時(shí)間，決定振蕩頻率。利用RC電路實(shí)現(xiàn)。2.

電路組成正向充電：

uO（+UZ）→R→C→地反向充電：地→C→R→uO（－UZ）RC回路滯回比較器滯回比較器：集成運(yùn)放、R1、R2；充放電回路：R、C；（延遲環(huán)節(jié)、反饋網(wǎng)絡(luò)）鉗位電路：UZ、R3。（穩(wěn)幅環(huán)節(jié)）

由反相輸入滯回電壓比較器和RC電路組成。RC電路既作為延遲環(huán)節(jié)又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RC的充放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。設(shè)t=0時(shí)，uC=

0，uO=+UZ則tOuCOuOt當(dāng)u-=uC

=u+

時(shí)，t1t2則當(dāng)u-=uC

=u+

時(shí)，輸出又一次跳變，uO=+UZ輸出跳變，uO=-UZ3.

工作原理：上述過(guò)程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生振蕩。

振蕩周期電容的充放電規(guī)律：對(duì)于放電，所以:t1t2tOuCOuOtt3結(jié)論：改變充放電回路的時(shí)間常數(shù)及滯回比較器的電阻，即可改變振蕩周期。當(dāng)時(shí)代入上式得：

解之得

則方波的振蕩頻率

t1t2tOuCOuOtt3脈沖寬度4.

波形分析

正向充電和反向充電時(shí)間常數(shù)可調(diào)，占空比就可調(diào)。5.

占空比可調(diào)電路電容C的充、放電時(shí)間分別為：1RC延遲電路RC積分電路合二為一三、三角波發(fā)生電路

將RC電路和積分電路“合二為一”，即去掉方波發(fā)生電路中的RC電路，使積分電路既作為延遲環(huán)節(jié)又作為方波變?nèi)遣娐?，滯回比較器和積分運(yùn)算電路的輸出互為另一個(gè)電路的輸入即構(gòu)成方波-三角波電路。求滯回比較器的電壓傳輸特性：三要素

UOH

、UOL

，UT，uI過(guò)UT時(shí)曲線的躍變方向。2.

電路組成設(shè)t=0時(shí)，合閘通電，通常C上電壓為0。uO1=+uZ→C充電(uc↑而

uo↓

)→

u1+↓

=0→

uO1

＝-UZ（翻轉(zhuǎn)）→

C放電(uc↓而

uo↑

)→

u1+↑=0→

uO1從-UZ躍變?yōu)?UZ（翻轉(zhuǎn)）。重復(fù)上述過(guò)程，產(chǎn)生周期性的變化，即振蕩。

2.

工作原理+-uC3.計(jì)算(1)uo幅值計(jì)算。當(dāng)時(shí),對(duì)應(yīng)的uo值為輸出三角波的幅值Uom,即解得：(2)振蕩周期的計(jì)算由A2的積分電路可求出振蕩周期,其輸出電壓uo從-Uom上升到+Uom所需時(shí)間為T/2,所以得將幅值代入,可得4.

波形分析

如何調(diào)整三角波的幅值和頻率？為什么為三角波？怎樣獲得鋸齒波？“理性地調(diào)試”：哪些參數(shù)與幅值有關(guān)？哪些參數(shù)與頻率有關(guān)？先調(diào)哪個(gè)參數(shù)？四、鋸齒波發(fā)生電路R3應(yīng)小些，R3<<RW當(dāng)uo1=+Uz時(shí)當(dāng)uo1=-Uz時(shí)鋸齒波的幅度和振蕩周期與三角波相似。R4R3=0振蕩周期為T=T1+T2,電容充電時(shí)間T1為則電容放電時(shí)間T2為則故振蕩周期為式中rd1、rd2為二極管VD1、VD2導(dǎo)通時(shí)的電阻。R41.R3應(yīng)大些？小些？2.RW的滑動(dòng)端在最上端和最下端時(shí)的波形？≈T3.R3短路時(shí)的波形？討論:R3應(yīng)小些，R3<<RW五、波形變換電路1.利用基本電路實(shí)現(xiàn)波形變換

正弦波變方波、變矩形波，方波變?nèi)遣?，三角波變方波，固定頻率的三角波變正弦波如何得到？利用電子開(kāi)關(guān)改變比例系數(shù)2.三角波變鋸齒波：二倍頻3.

三角波變正弦波若輸入信號(hào)的頻率變化不大，則可用濾波法實(shí)現(xiàn)。范圍是什么？若輸入信號(hào)的頻率變化較大，則可用折線法實(shí)現(xiàn)。

三角波用傅立葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，除基波外，還含有3次、5次……諧波。討論:現(xiàn)有頻率為1kHz的正弦波ui，實(shí)現(xiàn)下列變換：1kHz的正弦波ui↓2kHz的正弦波↓2kHz的方波↓2kHz的三角波第8章功率放大電路8.1功率放大電路概述8.2互補(bǔ)功率放大電路8.3集成功率放大電路本章討論的問(wèn)題：1、什么是功率放大電路，功率放大電路是放大功率嗎？對(duì)功率放大電路的基本要求是什么？電壓放大電路和功率放大電路有什么區(qū)別？2、什么是晶體管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態(tài)？3、功率放大電路的輸出功率是交流功率還是直流功率?晶體管的耗散功率最大時(shí)，電路的輸出功率是最大嗎？4、在已知電源電壓和負(fù)載的情況下，如何估算出最大輸出功率以及轉(zhuǎn)換效率？5、功放管和小信號(hào)放大電路中晶體管的選擇有何不同？如何選擇？8.1功率放大電路概述

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，簡(jiǎn)稱功放。

功率放大電路與其他放大電路在本質(zhì)上沒(méi)有根本的區(qū)別；只是功放既不單純追求輸出高電壓，也不是單純追求輸出大電流，而是追求在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。因此，從功放電路的組成和分析方法，到其元器件的選擇都與小信號(hào)放大電路又著明顯的區(qū)別。

功率放大電路的作用：是放大電路的輸出級(jí)，去推動(dòng)負(fù)載工作。例如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)等。

對(duì)輸出級(jí)的要求互補(bǔ)輸出級(jí)是直接耦合的功率放大電路。

對(duì)輸出級(jí)的要求：帶負(fù)載能力強(qiáng)；直流功耗小；負(fù)載電阻上無(wú)直流功耗；最大不失真輸出電壓最大，即輸出功率盡可能大。射極輸出形式靜態(tài)工作電流小輸入為零時(shí)輸出為零雙電源供電時(shí)Uom的峰值接近電源電壓。單電源供電Uom的峰值接近二分之一電源電壓。

8.1.1功率放大電路的特點(diǎn)一、主要技術(shù)指標(biāo)1.最大輸出功率Pom功率放大電路提供給負(fù)載的信號(hào)功率稱為輸出功率。是交流功率，表達(dá)式為Po＝IoUo。最大輸出功率是在電路參數(shù)確定的情況下，負(fù)載上可能獲得的最大交流功率。2.轉(zhuǎn)換效率

功率放大電路的最大輸出功率與電源提供的直流功率之比。直流功率等于電源輸出電流平均值及電壓之積。效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為0。3.非線性失真要小4.散熱問(wèn)題額定功率是指在失真允許的范圍內(nèi)放大器輸出的最大功率。最大不失真功率是指在不失真的情況下最大輸出功率。功放管通常為大功率管，要特別注意其散熱條件，使用時(shí)必須安裝散熱片，有時(shí)還要采取各種保護(hù)措施。三、分析方法

因大信號(hào)作用，故應(yīng)采用圖解法。晶體管集電極電流最大時(shí)接近ICM晶體管承受的最大管壓降最大時(shí)接近c(diǎn)-e反向擊穿電壓U（BR）CEO晶體管消耗的最大功率接近集電極最大耗散功率PCM二、晶體管的選用

根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。在功率放大電路中，為使輸出功率盡可能大，要求晶體管工作在極限應(yīng)用狀態(tài)。選擇功放管時(shí)，要注意極限參數(shù)的選擇，以保證管子正常工作；另外還要注意其散熱條件，使用時(shí)必須安裝合適的散熱片和各種保護(hù)措施。晶體管集電極電流最大時(shí)接近ICM晶體管承受的最大管壓降最大時(shí)接近c(diǎn)-e反向擊穿電壓U（BR）CEO晶體管消耗的最大功率接近集電極最大耗散功率PCM晶體管集電極電流最大時(shí)接近ICM晶體管承受的最大管壓降最大時(shí)接近c(diǎn)-e反向擊穿電壓U（BR）CEO晶體管消耗的最大功率接近集電極最大耗散功率PCM四.對(duì)功率放大路的要求（1）甲類方式：晶體管在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)（2）乙類方式：晶體管僅在信號(hào)的半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)（3）甲乙類方式：晶體管在信號(hào)的多半個(gè)周期處于導(dǎo)通狀態(tài)（1）在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大，即輸出功率盡可能大。（2）效率盡可能高，因而電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時(shí)功放管的集電極電流近似為0。五、晶體管的工作方式為什么共射放大電路不宜作功率放大電路？直流電源提供的功率為ICQVCC,晶體管的集電極耗散功率為ICQUCEQ

靜態(tài)時(shí)：輸入正弦波時(shí)：電源輸出的平均電流為ICQ,因此電源提供功率不變，管壓降電流的最大分量為ICQRL’,有效值為ICQRL’/√2,所以負(fù)載上可能獲得的最大功率為RL數(shù)值越小，功率越小為了提高功率，可以去掉集電極電阻RC,直接將負(fù)載接在集電極，并利用變壓器實(shí)現(xiàn)阻抗變換①輸入信號(hào)增大，輸出功率如何變化？②輸入信號(hào)增大，管子的平均電流如何變化？③輸入信號(hào)增大，電源提供的功率如何變化？效率如何變化？適合做功放嗎？8.1.2功率放大電路的組成1、變壓器耦合功率放大電路--甲類(

=2

)1、變壓器耦合功率放大電路---甲類(

=2

)：電源提供的功率ICQUCC調(diào)整變壓器匝數(shù)RL’=(N1/N2)2RL，使交流負(fù)載線交于2UCC交流輸出最大功率2、乙類(

=

)乙類(

=

)乙類互補(bǔ)對(duì)稱(

=

)（1）變壓器耦合乙類推挽電路

信號(hào)的正半周T1導(dǎo)通、T2截止；負(fù)半周T2導(dǎo)通、T1截止。

兩只管子交替工作，稱為“推挽”。設(shè)β為常量，則負(fù)載上可獲得正弦波。輸入信號(hào)越大，電源提供的功率也越大。（2）OTL電路—無(wú)輸出變壓器功率放大電路

輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→C→RL→地

C充電。輸入電壓的負(fù)半周：

C

的“＋”→T2→地→RL→C“－”

C放電。C足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。因變壓器耦合功放笨重、自身?yè)p耗大，故選用OTL電路。（3）OCL電路—無(wú)輸出電容功率放大電路輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→RL→地輸入電壓的負(fù)半周：

地→RL→T2→－VCC兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，雙向跟隨。靜態(tài)時(shí)，UEQ＝UBQ＝0。

互補(bǔ)對(duì)稱電路是集成功率放大電路輸出級(jí)的基本形式。當(dāng)它通過(guò)容量較大的電容與負(fù)載耦合時(shí)，由于省去了變壓器而被稱為無(wú)輸出變壓器(OutputTransformerless)電路，簡(jiǎn)稱OTL電路。若互補(bǔ)對(duì)稱電路直接與負(fù)載相連，輸出電容也省去，就成為無(wú)輸出電容(OutputCapacitorless)電路，簡(jiǎn)稱OCL電路。

OTL電路采用單電源供電，

OCL電路采用雙電源供電。8.2互補(bǔ)功率放大電路8.2.1雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路(OCL)(OCL—OutputCapacitorless)一、乙類OCL互補(bǔ)功率放大電路T1、T2理想對(duì)稱，靜態(tài)時(shí)T1、T2均截止，UB=UE=0(OCL—OutputCapacitorless)1、電路組成及工作原理RLT1T2+UCC+ui

+uo

UCCui>0T1導(dǎo)通T2截止iC1io=iE1=iC1,uO=iC1RLui<0T2導(dǎo)通T1截止iC2io=-iE2=-iC2,uO=-iC2RLui=0T1、T2截止iO2、交越失真消除失真的方法：設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。信號(hào)在零附近兩只管子均截止開(kāi)啟電壓存在問(wèn)題：當(dāng)輸入電壓小于死區(qū)電壓時(shí)，三極管截止，引起

交越失真。3、消除交越失真的互補(bǔ)輸出級(jí)對(duì)偏置電路的要求：有合適的Q點(diǎn)，且動(dòng)態(tài)電阻盡可能小，即動(dòng)態(tài)信號(hào)的損失盡可能小。如果信號(hào)為零時(shí)兩只管子處于臨界導(dǎo)通或微導(dǎo)通狀態(tài)，那么當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)兩只管子中至少有一只導(dǎo)通，因而消除了交越失真。二極管導(dǎo)通時(shí)，對(duì)直流電源的作用可近似等效為一個(gè)0.6～0.8V的直流電池，對(duì)交流信號(hào)的作用可等效為一個(gè)數(shù)值很小的動(dòng)態(tài)電阻。二、甲乙類雙電源互補(bǔ)功率放大電路---消除交越失真ui=0，給T1、T2提供靜態(tài)電壓準(zhǔn)互補(bǔ)輸出級(jí)---消除交越失真為保持輸出管的良好對(duì)稱性，輸出管應(yīng)為同類型晶體管。

二管導(dǎo)通的時(shí)間都比輸入信號(hào)的半個(gè)周期更長(zhǎng)，功放工作在甲乙類狀態(tài)。求解輸出功率和效率的方法:然后求出電源的平均功率，效率在已知RL的情況下，先求出UO，則三、OCL功率放大電路的圖解分析-----當(dāng)輸入電壓足夠大，且又不產(chǎn)生飽和失真的圖解分析---當(dāng)輸入電壓足夠大，且又不產(chǎn)生飽和失真的圖解分析OCL功率放大電路的圖解分析1.

輸出功率2.

效率3.OCL電路中晶體管的選擇--極限參數(shù)PT1對(duì)UOm求導(dǎo)，并令其為0，可得證明：管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系因此，選擇晶體管時(shí)，其極限參數(shù)將UOm代入PT1的表達(dá)式，可得【OCL電路小結(jié)】1.輸出功率2.電源功率PE=2V2CC/

RL3.效率實(shí)際約為60%最大輸出功率時(shí)：RL+VCC+ui

+uo

VCC每只管子最大管耗為

0.2Pom5.選管原則PCM>0.2PomU(BR)CEO>2VCCICM>VCC/RL4.管耗RL+VCC+ui

+uo

VCC[例1]

在圖示電路中已知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。解（1）（2）因?yàn)閁O≈Ui，所以UO≈8V。最大輸出功率[例2]

已知：VCC=VEE=24V，RL=8

，忽略UCE(sat)

求Pom

以及此時(shí)的

PE、PT1，并選管。[解]PE=

2V2CC/

RL=2242//(

8)=45.9(W)=0.5(45.936)=4.9(W)U(BR)CEO>48VICM>24/8=3(A)可選：U(BR)CEO=60

100VICM=5APCM=10

15WRL+VCC+ui

+uo

VCC輸入電壓的正半周：＋VCC→T1→C→RL→地

C充電。輸入電壓的負(fù)半周：

C

的“＋”→T2→地→RL→C“－”

C放電。C足夠大，才能認(rèn)為其對(duì)交流信號(hào)相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。8.2.2單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路—OTL電路(OutputTransformerless)一、OTL乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路存在的問(wèn)題：交越失真2.OTL乙類互補(bǔ)電路圖解分析電容