9-1功率放大器.ppt

9—1 功率放大器 9—1—1功率放大器的特点及工作状态分类 一、特点 (1) 给负载提供足够大的功率。 (2) 大信号工作。 (3) 分析方法以图解法为主。 (4) 非线性失真矛盾突出。 (5) 提高效率成为重要的关注点。 (6) 功率器件的安全问题必须考虑。 二、工作状态分类 根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态可分为A类(甲类)、B类(乙类)、C类(丙类)等，如图9—1所示。图(a)中，工作点Q较高(ICQ大)，信号在360°内变化，管子均导通，称之为A类工作状态。图(b)中，工作点Q选在截止点，管子只有半周导通，另外半周截止，称之为B类工作状态。而图(c)中，工作点Q选在截止点下面，信号导通角小于180°，称之为C类工作状态。 分析结果表明，A类工作时非线性失真虽小，但效率太低，且没有收到信号时，电源仍供给功率(ICQ≠0)，这些功率将转化为无用的管耗。B类工作时非线性失真虽大(波形只有半周)，但效率却很高，只要我们在电路结构上加以弥补，非线性失真是可以减小的，所以，在功率放大器中大多采用B类工作。C类工作主要用于高频功率放大器中，这里不予讨论。 9—1—2甲类(A类)功率放大器 一、电路 功率放大器的负载是各种各样的。若负载RL很小，则负载线很陡，电流摆幅大，而电压摆幅小，所得交流功率与电压、电流振幅乘积有关，所以不可能使功率最大；反之，若RL很大，则电压摆幅大，电流摆幅小，功率也不可能大。如图9—2(a)所示。图中，变压器初级接到功率管集电极回路，次级接负载RL 。若变压比为n，则初级等效交流负载R′L为 式中，n=N1/N2。若RL太小，则要求R′L＞RL， n＞1，变压器为降压变压器；反之，若RL太大，而要求R′L＜RL,n＜1,则采用升压变压器。已知RL和最佳R′L，即可确定变压比n的值。 图9—2中RB为偏置电阻，其值决定了Q点的ICQ及IBQ。如果变压器是理想的，则直流工作点电压UCEQ=UCC，直流负载线为一垂直线，而交流负载线通过Q点，其斜率为(-1/R′L)，如图9—2(b)所示。 二、功率与效率的计算 1.电源供出功率PE 2. 负载得到的交流功率PL 设变压器效率ηT=1,则PL=PRL=PR′L，即 3. 管子功耗PC 当信号为零时，PL=0，PCm=PE，电源功率全部变为管耗；而当信号增大时，部分电源直流功率转换为有用的交流功率，管耗反而下降。 4. 转换能量的效率η 9—1—3 互补跟随乙类(B类)功率放大器 ? 一、双电源互补跟随乙类功率放大器(OTL电路) 1.电路 此类功率放大器的电路如图9—3所示，其电路形式和集成运放的输出级是相同的。其中二极管是为克服交越失真而设置的，ICO为前置级放大器有源集电极负载电流源。该电路由VD1、VD2和V1、V2构成跨导线性环，是电流模电路。根据第八章的分析，当负载电流ILICO时，输出管V1 、 V2均工作在B类，它们轮流导，通以给负载提供电流。 2. 功率与效率的计算 在B类工作时，静态工作点Q接近截止点，V1、V2都是半周导通，其电流iC1(或iC2)为半波正弦。画出该电路的负载线和工作点位置如图9—4所示。 根据图9—4的波形，我们可以计算该电路的功率和效率。 1)输出交流功率PL V1、V2为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波。 2)电源提供的功率 当信号为零时，工作点接近于截止点，ICQ=0，电源不提供功率；而随着信号的增大，iC1增大，电源提供的功率也将随之增大。这点与A类功放有本质的差别。 PE=UCC·(iC1的直流分量)+|UEE|·(iC2的直流分量) 3)每管转换能量的效率η 那么，我们可以得出一个重要结论，即PCm与最大输出功率的关系为 ? 3.选择功率管