模電9章 功率放大電路.ppt

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1、9.1功率放大電路概述9.2互補(bǔ)功率放大電路9.3功率放大電路的安全運(yùn)行9.4集成功率放大電路第9章功率放大電路1功率放大電路的特點(diǎn)、Pom、PV、轉(zhuǎn)換效率概念2晶體管的工作狀態(tài)3OCL、OTL電路工作原理，Pom、轉(zhuǎn)換效率功放管的參數(shù)計(jì)算9.1功率放大電路概述功率放大電路簡(jiǎn)稱功放，是能夠向負(fù)載提供足夠信號(hào)功率的放大電路，與其他放大電路在本質(zhì)上是相同的，只是它追求在電源電壓確定的情況下，使輸出功率盡可能大，它輸出電壓和電流一般都很大，“大信號(hào)、大功率”，所以電路組成和分析方法、器件選擇等與小信號(hào)放大電路不同。功率放大電路與電壓放大電

2、路、電流放大電路比較：相同：輸出功率大于信號(hào)源提供的輸入功率不同：功率放大電路效率較高在VCC相同時(shí)，功率放大電路比電壓放大電路最大不失真電壓大、功率放大電路比電流放大電路輸出功率大9.1.1功率放大電路的特點(diǎn)：一主要性能指標(biāo)功率放大電路的組成原則：在電源電壓確定的情況下輸出盡可能大的不失真信號(hào)功率和具有盡可能高的轉(zhuǎn)換效率。它的兩個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)：最大輸出功率Pom：電路參數(shù)確定情況下負(fù)載上可能獲得的最大交流功率。輸入正弦波且輸出基本不失真條件下的輸出功率Po=IoUo（IoUo均為交流有效值）轉(zhuǎn)換效率：最大輸出功率Pom與電源所提供

3、的功率之比。在一定的輸出功率條件下，減小直流電源的功率，可以提高電路的效率PV：電源輸出電流平均值與其電壓之積，是直流功率二功率放大電路中的晶體管為使輸出功率盡可能大，要求晶體管工作在盡限應(yīng)用狀態(tài)，即集電極電流、管壓降、耗散功率最大時(shí)接近極限狀態(tài)，所以選功放管時(shí)要注意極限參數(shù)的選擇，以保證管子安全工作通常功放管為大功率管，要注意其散熱條件三功率放大電路的分析方法此外，功放輸入信號(hào)較大，輸出波形易產(chǎn)生非線性失真，電路中應(yīng)采用適當(dāng)方法改善輸出波形，如引交流負(fù)反饋因?yàn)楣β史糯箅娐返妮敵鲭妷汉洼敵鲭娏鞣稻艽?，功放管的非線性不能忽略，所以

4、分析電路時(shí)，不能用小信號(hào)的交流等效電路法，而應(yīng)采用圖解法。一小功率共射放大電路的輸出功率和效率的分析9.1.2功率放大電路的組成直流電源提供的直流功率ICQVCCABCO集電極電阻Rc功率損耗：ICQURcQBCD晶體管集電極耗散功率：ICQUCEQAQDO輸出功率小，效率低QDE二變壓器耦合功率放大電路輸入電壓越大，iC幅值越大，負(fù)載得到的功率就越大，管子損耗就越小，轉(zhuǎn)換效率越高。最大轉(zhuǎn)換效率為50％優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)阻抗變換缺點(diǎn)：體積龐大，笨重，消耗有色金屬，且效率較低，低頻和高頻特性均較差變壓器耦合乙類推挽功率放大電路輸入信號(hào)為零

5、時(shí)電源不提供功率，輸入信號(hào)越大，負(fù)載獲得的功率越大，電源提供的功率越大，提高效率推挽：同種類型的管子在電路中交替導(dǎo)通的方式三極管根據(jù)導(dǎo)通時(shí)間可分為如下四個(gè)狀態(tài)，甲類-------三極管導(dǎo)通角=360°；甲乙類----三極管導(dǎo)通角180°～360°乙類-------三極管導(dǎo)通角=180°(正半周或負(fù)半周)丙類-------三極管導(dǎo)通角<180°丁類——開關(guān)狀態(tài)乙類180°導(dǎo)電丙類<180°導(dǎo)電推挽：同種類型的管子在電路中交替導(dǎo)通的方式互補(bǔ)電路：不同類型的管子交替工作，且均組成射極輸出形式的電路互補(bǔ)輸出電路特點(diǎn)：零輸入時(shí)零輸出，具有很強(qiáng)

6、的帶負(fù)載能力，輸出正負(fù)方向?qū)ΨQ，雙向跟隨。功率放大電路必須考慮效率問(wèn)題。為了降低靜態(tài)時(shí)的工作電流，三極管從甲類工作狀態(tài)改為乙類或甲乙類工作狀態(tài)。此時(shí)雖降低了靜態(tài)工作電流，但又產(chǎn)生了失真問(wèn)題。如果不能解決乙類狀態(tài)下的失真問(wèn)題，乙類工作狀態(tài)在功率放大電路中就不能采用。功率管工作在丙類和丁類狀態(tài)時(shí)，集電極電流將嚴(yán)重失真。推挽電路和互補(bǔ)對(duì)稱電路較好地解決了乙類工作狀態(tài)下的失真問(wèn)題。提高功放效率的根本途徑:減小功放管的功耗。方法之一是減小功放管的導(dǎo)通角，增大其在一個(gè)信號(hào)周期的截止時(shí)間，從而減小管子所消耗的平均功率。方法之二是使功放管工作在開關(guān)

7、狀態(tài)（丁類狀態(tài)），管壓降很小，管子瞬時(shí)功率都不大，因此管子的平均功率也不大，電路效率較高，但是，當(dāng)功放管工作在丙類或丁類狀態(tài)時(shí)，集電極電流將嚴(yán)重失真，必須采取措施消除失真，如采用諧振功率放大電路，使負(fù)載獲得基本不失真的信號(hào)功率。三OTL電路(無(wú)輸出變壓器的功率放大電路)用一個(gè)大容量電容取代變壓器，T1、T2特性對(duì)稱。b-e開啟電壓忽略u(píng)i>0時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止，T1RL組成射極輸出形式，uo≈uiui<0時(shí)，T1截止，T2導(dǎo)通，T2RL組成射極輸出形式，uo≈ui一般功放電路的負(fù)載電流很大，電容常選容量為幾千微法的電解電容，容量

8、越大，低頻特性越好。當(dāng)電容增大到一定值，電解電容不再是純電容，而存在漏阻和電感效應(yīng)，使得低頻特性不會(huì)明顯改善晶體管均工作在乙類狀態(tài)四OCL電路(無(wú)輸出電容的功率放大電路)——互補(bǔ)電路刪去了輸出電容，增加了一路-VCC電源，主要優(yōu)點(diǎn)是低