北京航空航天大學(xué)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課件-第九章 功率放大電路

1、第9章 功率放大電路9.1 功率放大電路概述9.2 互補(bǔ)功率放大電路9.1 功率放大電路概述 一. 在多級(jí)放大電路的末級(jí)是功率放大級(jí)，對(duì)功率放大電路的基本要求是：(1) 輸出功率盡可能大9.1.1 功率放大電路的特點(diǎn)最大基本不失真輸出功率: Pom不產(chǎn)生截止失真和飽和失真最大基本不失真輸出電壓有效值基本不失真最大基本不失真輸出電壓峰值足夠大的輸入ui負(fù)載上獲得的功率(2) 轉(zhuǎn)換效率要高轉(zhuǎn)換效率定義為:PomPV100%=最大基本不失真輸出功率當(dāng)時(shí)直流電源功率100%=(3) 非線(xiàn)性失真要小加入交流負(fù)反饋來(lái)減小非線(xiàn)性失真交流功率直流功率負(fù)載上的最大不失真交流電流有效值乘以負(fù)載上的最大不失真交流電

2、壓有效值直流電源輸出電流平均值及直流電壓之積 二. 功放中晶體管工作在盡限運(yùn)用狀態(tài)：ICM、PCM、U(BR)CEOICM最大集電極電流U(BR)CEOc-e間能承受的最大管壓降PCM集電極最大耗散功率瞬時(shí)集電極耗散功率要晶體管安全工作，需滿(mǎn)足正峰值處一個(gè)周期內(nèi)的平均值正峰值處圖1.3.7 晶體管的極限參數(shù)三、分析方法：圖解法。 功率放大電路的三種工作狀態(tài)(1)晶體管甲類(lèi)工作狀態(tài)Q點(diǎn)基本被設(shè)在AC負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)上一個(gè)T工作時(shí), 在輸入信號(hào)幅值不太大時(shí),不產(chǎn)生截止或飽和失真當(dāng)輸入幅值過(guò)大時(shí)同時(shí)產(chǎn)生截止失真和飽和失真導(dǎo)通角360度第二章tuCEiCiCQ00UCESVcc(2)晶體管甲乙類(lèi)工作狀態(tài)I

3、CQ 略大于零一個(gè)T工作時(shí), 容易產(chǎn)生截止失真導(dǎo)通角在180度和360度之間需要兩個(gè)iCuCEiCQ00UCESVcct(3)晶體管乙類(lèi)工作狀態(tài)ICQ 等于零一個(gè)T工作時(shí), 肯定產(chǎn)生截止失真導(dǎo)通角180度需要兩個(gè)uCEiCiCQ00UCESVcct工作在甲類(lèi)狀態(tài)(但Q點(diǎn)不能放在AD負(fù)載線(xiàn)的中點(diǎn)上）一般先產(chǎn)生截止失真最大基本不失真集電極交流電流幅值為ICQ上能得到的最大交流功率為:揚(yáng)聲器RL很小，AC負(fù)載線(xiàn)很陡直流電源提供的直流功率約為：直流負(fù)載線(xiàn)：交流負(fù)載線(xiàn)：忽略iBuo0最大基本不失真輸出電壓幅值為Ucem共射放大電路(第二章)也有功率輸出，但效率較低。單管變壓器耦合功率放大電路直流負(fù)載線(xiàn)：

4、工作在甲類(lèi)狀態(tài)uiuoRbic交流負(fù)載線(xiàn)：如有阻抗匹配：則交流負(fù)載線(xiàn)與x軸交于2VCCQ點(diǎn)位于交流負(fù)載線(xiàn)中點(diǎn)忽略UCES同時(shí)產(chǎn)生截止失真和飽和失真當(dāng)輸入幅值過(guò)大時(shí)uo0無(wú)RC最大基本不失真集電極交流電流幅值為ICQ直流電源提供的直流功率約為：假設(shè)變壓器耦合無(wú)損耗即上能得到的最大交流功率為:最大基本不失真交流輸出電壓幅值為Vcc上能得到的最大交流功率為:E紅:先產(chǎn)生截止失真最大基本不失真集電極交流電流幅值為ICQ上能得到的最大交流功率為:直流電源提供的直流功率約為：假設(shè)變壓器耦合無(wú)損耗uo0最大基本不失真交流輸出電壓幅值為UcemF綠:先產(chǎn)生飽和失真最大基本不失真集電極交流電流幅值為IDF上能得

5、到的最大交流功率為:直流電源提供的直流功率約為：假設(shè)變壓器耦合無(wú)損耗最大基本不失真交流輸出電壓幅值為Ucem在阻抗匹配和變壓器耦合無(wú)損耗的前提條件下，轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到50%甲類(lèi)工作狀態(tài)下的功放，其最大轉(zhuǎn)換效率為50%通常采用互補(bǔ)(NPN,PNP)對(duì)稱(chēng)式功率放大電路，分為無(wú)輸出電容(OCL)和有輸出電容(OTL,無(wú)輸出變壓器)兩種方式。 -VCCOCL電路T1,T2工作在乙類(lèi)狀態(tài)Q1,Q2為原點(diǎn)輸入特性曲線(xiàn)Q1(Vcc,0),Q2(-Vcc,0)輸出特性曲線(xiàn)-VCCT1的AC負(fù)載線(xiàn)T2的AC負(fù)載線(xiàn)OCL電路ui正半周時(shí)，T1通， T2止ui負(fù)半周時(shí)，T1止， T2通uo的正半周由T1提供,正電源工

6、作uo的負(fù)半周由T2提供,負(fù)電源工作忽略開(kāi)啟電壓tui0.2 互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路 9.2.1 無(wú)輸出電容的互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)功率放大電路(OCL電路)1. 電路組成ilVccVccRLic2ic1uiT1T2在ui正半周, T1導(dǎo)通, T2截止, T1的集電極電流ic1流過(guò)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(guò)負(fù)載RL T1、T2均為乙類(lèi)工作狀態(tài),即ICQ1=ICQ2=0+-uoEB0iL=iltic1=iC10ic20ic10T1T2同時(shí)產(chǎn)生飽和失真(T1正半周T2負(fù)半周）當(dāng)輸入ui幅值過(guò)大時(shí)最大不失真輸出電壓幅值最大不失真集電極電流幅值o1o2o9.2.2L2

7、CES1ccomR)U(V21P-=OCL 電路的最大不失真輸出功率及效率L2ccomccCES1R2VP,VV2UON調(diào)節(jié)R1或R2 ，使VE=0，UO=0注意若R、D1、D2中任意一個(gè)元件虛焊，則T1、T2管有較大的基極電流通過(guò)，從而導(dǎo)致T1、T2管有較大的集電極電流，以至于T1、T2管可能因功耗過(guò)大而燒壞。動(dòng)態(tài): ur、ud1、ud2很小，可忽略不計(jì)，所以u(píng)b1=ub2=ui。靜態(tài):調(diào)節(jié)R,使VB1略大于UONVB2略小于-UON甲乙類(lèi)OCL求Pom, PV,選晶體管與乙類(lèi)OCL一樣T1、T2管為甲乙類(lèi)工作狀態(tài)圖9.2.3 T1和T2管在ui作用下 輸入特性中的圖解分析兩線(xiàn)間，T1，T2都導(dǎo)通圖3.3.17 消交越失真的互補(bǔ)輸出級(jí)UBE倍增電路消交越失真圖3.3.18 采用復(fù)合管的準(zhǔn)互補(bǔ)級(jí)輸出T1,T3先飽和當(dāng)T2,T4飽和時(shí)，產(chǎn)生Pom輸出電容(OTL,無(wú)輸出變壓器)乙類(lèi)OTL電路T1,T2工作在乙類(lèi)狀態(tài)C作電源用甲乙類(lèi)OTL電路VCCRLuo D1D2B1T1T2R1REB2+uiR2+CL2CES1ccomR)U2/V(21P-=LCC2omccCES1RV81P,2VU則若LCC2LCES1CCCC0cm1CCcm1CCC1ccVR2VR)U2/V(VIV)t(tdsinI21Vi2