BJT功能率放大器(10W).doc

模拟电子技术课程设计 课题：BJT功能放大器 系 别： 电气与电子工程系 专 业： 电气工程及其自动化 姓 名： 代志浩 学 号： 181415210 指导教师： 李 慧 河南城建学院 2012年月日 实际应用中的放大电路是有前置放大电路和功率放大电路组成，如上图所示。 前置放大电路由多级放大电路或单级放大电路组成，工作于小信号状态，起作用是输出足够大幅度的信号电压或电流；而功率放大器的主要作用是输出足够大的功率，通常工作在大信号状态。 此次的设计只涉及第三步的功率放大电路。 四、各部分电路设计 (一) 、功率放大电路工作状态的选择 功率放大电路按功放的工作状态不同可分为甲类、乙类、丙类和甲乙类。 1）甲类 功放管在整个信号周期全导通，导通角为360度，静态工作点Q位置适中，如图 功放电路工作在甲类状态时，只要功放管不进入饱和区或截止区，非线性失真最小。但由于甲类功放静态工作点设置在负载线的中央，静态耗能很大。既无信号输入时，静态集电极电流很大，管耗很大。对音响功放电路来说，无声音时， 功耗和管耗很大，是很不合理的。因此甲类功放电路的致命缺点是效率低，最大效率在理想情况下只有百分之50。 2）乙类 功放管在整个信号周期内只有半个周期导通，导通角为180度，静态工作点Q在截至区，如图所示 功放管工作在乙类状态时，输出信号只有一半，失真严重。若两个功放管在正负半周期轮流工作，然后将两个半波拼接，失真严重的问题就明显解决了。乙类状态的最大优点是静态功耗为0。因其静态集电极电流为0，因此无信号输入时，功放管管耗为0.两个功放管拼接的乙类功放电路最大效率在理想情况下可达百分之78.5。 3）甲乙类 由上可知，既要提高功放效率，又要减小非线性失真，这是一对矛盾。理想的选择是乙类状态，用两个功放管在正负半周轮流工作，输出两个半波信号组成一个完整信号。但由于三极管存在导通死区，在信号小于死区电压时，会产生截止失真，此种情况主要发生在两个功放管交替工作的瞬间，这种失真称为交越失真。 解决这一问题的方法是给功放管设置一定静态偏流但这种静态偏置绝不是甲类状态中的偏置，Q点应设置在靠近截止区的边缘，一般，设置功放管静态集电极电流2——4毫安为宜。这种介于甲乙之间，成为甲乙类工作状态，因其偏向乙类，所以用乙类状态分析。 以上终结可得： 状态 一个信号周期内导通时间 工作特点 图示 甲类 整个周期内导通 乙类 半个周期内导通 甲乙类 半个多周期内导通 在上述的电路之中似乎都有缺陷，以下还有一种，是对乙电路的一种改进，那就是互补对称电路。 （二）、互补对称电路所选工作状态： 互补对称由两类不同的NPN型和PNP型的功放管组成，要求两个功放管参数一致，因此称为互补对称功放电路。 1 、工作原理 由于电路对称，静态时，UA=0设输入信号为正弦波，当输入信号正半周时，T1导通，T2截止；输入信号负半周时，T2导各自工作在乙类状态，两管轮流工作在负载上流过一个完整的正弦波电流信号。 2 、 输出特性曲线的合成 　　　　　因为输出信号是两管共同作用的结果， 所以将T1、T2合成一个能反映输出信号和通过负载的电流的特性曲线。合成时考虑到：　　（1）vi=0时,VCEQ1=Vcc ， -VCEQ2=Vcc， 因此 Q1=Q2 。 　　（2）由流过RL的电流方向知ic1与ic2方向相反。即两个纵坐标轴相反。 　　（3）特性的横坐标应符合：vCE1+vEC2=Vcc-(-Vcc)=2VccvCE1的原点与-vCE2=2Vcc点重合；-vCE2的原点与+vCE1=2Vcc点重合。 　　由以上三点，得两管的合成曲线如图5.6所示。这时负载线过Vcc点形成一条斜线，其斜率为-/RL。显然，允许的iC的最大变化范围为2ICm，vCE的变化范围为2（VCC-VCES）=2Vcem=2IcmRL。如果忽略BJT的饱和压降VCES，Vcem=IcmRL≈VCC。 计算输出功率Po　　在输入正弦信号幅度足够的前提下，即能驱使工作点沿负载线在截止点与临界饱和点之间移动。如图5.6所示波形。 输出功率用输出电压有效值V0和输出电流I0的乘积来表示。设输出电压的幅值为Vom，则　　　这恰好是图5.6中△ABQ的面积。因为Iom=Vom/RL，所以　　　　图5.5中的T1 、T2可以看成工作在射极输出器状态，AV≈1。当输入信号足够大，使Vim=Vom= Vcem= VCC- VCES ≈VCC和Iom=Icm时，可获得最大的输出功率　　 　　　　由上述对Po的讨论可知，要提供放大器的输出功率，可以增大电源电压VCC或降低负载阻抗RL。 但必须正确选择功率三极管的参数和施加必要