3.5电气自动化专业电子技术-模拟电子技术电子教案-8【荐】.docVIP

模拟电子技术 课程教案 （适用于纸介质教案） 授课题目： 第 7 章 功率放大电路 教学目的、要求： 1、掌握功率放大电路的基本概念和分类；2、熟悉功率放大电路的几种工作状态 3、了解功率放大电路的类型及特点； 教学重点及难点： 重点 1、功率放大电路的特点（与电压放大电路比较）及类型。 2、OCL甲乙类互补对称功率放大电路的结构、特点及工作原理。 3、功率、效率和管耗的计算及相互关系。 4、功放管的选择。 难点 功率放大电路的分析与计算。 教学方法与手段： 本讲以讲授为主，并通过例题掌握功率、效率和管耗的计算。 课堂教学时间分配： 6学时 教学基本内容： 8.1 功率放大电路的特殊问题 一、功率放大电路的特点 （1）大信号工作，采用图解分析法 （2）功率、效率、非线性失真为主要技术指标 （3）功率器件的安全工作非常重要 二、功率放大电路的几种工作状态 （1）甲类工作状态，晶体管的导通角θ＝2π，最大效率为50%。 （2）乙类工作状态，晶体管的导通角θ＝π，最大效率为78.5%。 （3）甲乙类工作状态，晶体管的导通角π＜θ＜2π，最大效率介于甲类和乙类之间。 三、功率放大电路的类型 （1）变压器耦合功率放大电路 这种电路的优点是可实现阻抗变换，缺点是体积庞大、笨重、消耗有色金属，且效率低，低频和高频特性较差。 （2）无输出变压器的功率放大电路 无输出变压器的功率放大电路（简称OTL电路）用一个大电容代替了变压器，该电路在静态时电容上的电压为VCC／2。由于一般情况下功率放大电路的负载电流很大，电容容量常选为几千微法，且为电解电容。电容容量愈大，电路低频特性愈好。但是，当电容容量增达到一定程度时，电解电容不再是纯电容，而存在漏阻和电感，使得低频特性不会明显改善。 （3）无输出电容的功率放大电路 此电路采用正、负电源交替供电，两个晶体管轮流导通，输出与输入之间双向跟随。静态时两个管子均截止，输出电压为零。 （4）桥式推挽功率放大电路 该电路为单电源供电，且不用变压器和大电容。由图可见电路由四只特性对称的晶体管组成，静态时管子均处于截止状态，负载上的电压为零。BTL电路所用管子数量最多，难于做到管子特性理想对称；且管子的总损耗大，使得电路的效率降低；另外电路的输入和输出均无接地点，因此有些场合不适用。OTL、OCL和BTL电路各有优缺点，且均有集成电路，使用时应根据需要合理选择。 四、OCL互补对称功率放大电路 （1）电路的组成 OCL乙类互补对称功率放大电路图8-1 图8-1 （2）存在的问题——交越失真 分析电路可知，当输入电压的数值|ui|＜Uon（Uon为晶体管b－e间的开启电压）时，T1和T2均截止，输出电压uO为0；只有当|ui|＞Uon时，T1或T2才导通，它们的基极电流失真，，因而输出电压波形产生交越失真。 五、OCL甲乙类互补对称功率放大电路 （1）电路组成及工作原理 OCL甲乙类互补对称功率放大电路如P478图8-2所示。 图8-2 静态时，从+VCC经过R1、R2、D1、D2、R3到－VCC有一个直流电流，它在T1和T2管两个基极间所产生的电压为 UB1、B2＝UR2＋UD1＋UD2 使UB1、B2略大于T1管发射结和T2管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通状态。另外静态时应调节R2，使发射极电位UE为0，即输出电压uO为0。 当所加信号按正弦规律变化时，由于D1、D2的动态电阻很小，而且R2的阻值也很小，所以认为T1和T2管的基极电位的变化近似相等。这样，当ui＞0且逐渐增大时，T1管基极电流随之增大，而T2管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到正方向的电流。同样道理，当ui＜0且逐渐减小时，T2管基极电流随之增大，而T1管基极电流随之减小，最后截止，负载电阻上得到负方向的电流。这样，即使ui很小，总能保证至少有一只晶体管导通，从而消除了交越失真。 （2）分析计算，求输出功率、管耗、电源提供的功率及效率 当输入电压足够大，且又不产生饱和失真时，电路的图解分析如P480图9.2.4所示。由图示可知电路最大输出电压等于电源电压减去晶体管的饱和电压，即（VCC－UCES）。另外由图9.2.2可知，负载电阻上通过的电流就是管子的发射极电流。 ①最大输出功率Pom 电路的输出功率Po为 式中UOM为输出电压的幅值。当输出最大不失真电压时UOM＝VCC－UCES，此时输出功率为最大，即 ②管耗PT 每只管子的管耗为 显然当UOM＝0时，管子的损耗为零。当UOM＝VCC－UCES时，管子的损耗为 总管耗为：PT＝PT1＋PT2＝2PT1 ③直流电源提供的功率PV PV＝PT1＋PT2＋PO=2 PT1＋PO 当UOM＝VCC－UCES时 ④效率η η＝Po／PV ，当UOM≈VCC（忽略UC