任务五功率放大器的制作与调试选编.ppt

任务五 功率放大器的制作与调试;[知识链接一]功率放大器的基本知识;表2-5-1 电压放大器与功率放大器的比较 ;二、功率放大器的分类 功率放大器的种类很多。按电路静态工作点的设置情况来划分，通常有甲类、乙类和甲乙类三种。静态工作点设置的高与低，对正弦输入下的功放管导通情况会产生直接影响，如图2-5-1所示。 对于甲类功放，由于设置了合适的静态工作点，故功放管在电路正弦输入ui的一周内均导通（也可以说，功放管的集电极电流iC的导通角θ=2π），且工作于放大状态。因此，甲类功放只需一只功放管即可。但正是由于设置了较高的静态工作点，也就同时带来了两方面的不足之处：（1）功放管的电流、电压交流振幅Icm和Ucem不是很大，也就使得电路输出信号的功率不会很大；（2）静态管耗较大，电路的能量转换效率η较低，理想情况下的最高效率ηmax=50%。实际应用中??甲类功放少见。 对于乙类功放，由于没有偏置电路，故功放管静态下不导通。它相对于甲类功放而言，具有输出功率高、效率高（理想值可达78.5%）的优点。但功放管的电流导通角θ=π（即只有半周导通），波形失真太大。因此，实际应用时需用两只功放管，让它们轮流导通（各导通半周），采取推挽工作方式。; 图2-5-1 三类功放的管子导通及uce情况 虽然采取了推挽工作方式，但由于功放管截止区的存在，仍将造成乙类功放交流过零时出现非线性失真，这种非线性失真称为交越失真，输出波形如图2-5-2所示。为克服交越失真，通常为电路设置较低的静态工作点，让功放管静态下微导通，这样也就构成了甲乙类电路。 图2-5-2 uo波形的交越失真;三、变压器耦合单管甲类功率放大器 1、电路的组成 输入信号ui经变压器T1耦合，送至功放管V的基极，放大后由集电极输出，再经变压器T2耦合，送给负载RL。放大器为共射组态，且采用分压式偏置方式。CB、CE均为旁路电容，可提高电路增益（由于RE很小，故CE也可不用） 图2-5-3 变压器耦合单管甲类功放 图2-5-4变压器耦合甲类功放的交、直流等效电路;2、电路的工作原理 （1）静态分析 该电路的直流通路如图2-5-4（a）所示，偏置电路为分压式。ICQ≈IE=（UB-UBE）/RE；UCEQ≈UG-REICQ。其中的基极电压UB较低，RE较小（约几欧），故静态下的管压降UCEQ≈UG。 （2）动态分析 该电路的交流通路如图2-5-4（b）所示。功放管的集电极等效负载R′L=K22RL，K2为输出耦合变压器T2的变比。 动态（电路输入正弦信号ui）下，电路采用图解法进行分析，如图2-5-5所示。 工作点以Q为中心，沿交流负载线（斜率为-1/R′L）在Q’与Q”间来回移动。对应地，电路中的电流与电压iC、ic、uCE、uce波形如图所示。电路的输出功率PO=ICUce=IcmUcem。 图2-5-5 电路的图解分析;3、电源功率PG与电路效率η的分析 单管甲类功率放大器的电源功率PG分析，如图2-5-6所示。 （a）电路简图 （b）iG波形 （c）pG波形 图 2-5-6 电源功率的分析 相对于iC而言，iB1通常很小，故iG≈iC。直流电源提供给功放电路的功率pG波形如图2-5-6（c）所示，其平均值PG=UGICQ。也就是说，对于单管甲类功放，电源功率的大小取决于静态工作点的设置，与交流信号的强弱无关。 电源提供的功率，一部分转换为信号的输出功率P0，另一部分被电路所损耗。电路的功率损耗包含两方面：一方面是偏置电阻的功率损耗，这一部分相对较小；另一部分为功放管的功率损耗PV（简称管耗）。通常认为，PG=PO+PV。 这样，对于甲类功放，其电源功率PG就等于静态（PO=0）管耗且随着输出功率的增大，电路效率η=PO/PG×100%可得到提高。;4、最佳负载与最高效率 在图2-5-5（a）中，若静态工作点Q位于交流负载线的中心，则电路将有最佳的动态范围，此时的功放管集电极等效负载R′L就称为电路的“最佳负载”。下面分析获得最佳负载的条件： 最佳负载下，UG=R′LICQ。那么，R′L= UG/ICQ。由于采用变压器耦合，只需改变T2的变比K2，满足K22RL=UG/ICQ，便可获得最佳负载。能够通过阻抗匹配来实现最佳负载，是变压器耦合功率放大器的一大优点。 在满足最佳负载的条件下，若忽略功放管的ICEO和UCES不计，则交流电流ic的振幅最多可达ICQ，交流电压uce的振幅最多可达UG。此时，电路的输出功率最大，效率最高。