南通大学模电课件(第八章).ppt

* 第八章 功率放大电路 8.1 功率放大电路的一般问题 8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.4 甲乙类互补对称功率放大电路 8.2 射极输出器——甲类放大的实例 8.1 功率放大电路的一般问题 2. 功率放大电路提高效率的主要途径 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 (1) 功率放大电路的主要特点 信号的传输放大：电压、电流、功率。 功率放大——放大功率，以推动一定的负载（如扬声器、打字机、继电器、电动机等等），通常作为多级放大器或功能器件（如运算放大器）的输出级。 注：功率放大电路是对交流信号的功率放大，实质是能量的转换。 功率放大电路与电压放大电路的主要对比： 功率放大电路 电压放大电路 主 要 分 析方 法 电路工作状态 主要技术指标 对输出信号要 求 信号电压放大，不失真 信号功率放大，失真小 电压放大倍数、输入、输出电阻 输出功率、转换效率、非线性失真 通常在小信号工作状态 通常在大信号工作状态 小信号模型等效电路 图 解 法 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 (2) 要解决的问题 要求输出功率尽可能的大，并安全可靠的工作。 （因V、I幅度大，管子可能工作在接近极限状态。） 效率要高。（直流功率转换成有用功率的比例越高，对外部电源的要求就低。） 非线性失真要小。（在大信号下工作，效率高和非线性失真小是一对矛盾，因此，应根据不同的场合采取不同的要求，给予合适的平衡。） 功率器件的散热问题。（三极管的散热、耐压、耐流，等等。） 2. 功率放大电路提高效率的主要途径 在电路中，电源（如VCC）以 直流功率的形式主要输出给两部分： ①一部分是被转换成交流功率消耗在负载上； ②另一部分消耗在电路本身——管子、电阻等，尤其是管耗。 在电压放大电路中，为保证电路不失真的传输放大信号，工作点一般置于交流负载线的中点，这就使得电路在信号为零时（此时输出的交流功率为零），仍然存在管耗，显然，效率不高。 提高效率的途径是降低工作点。 ◆ 功率放大电路的四种工作状态 根据正弦信号整个周期内三极管的导通情况划分 乙类：导通角等于180°(c) 甲类：一个周期内均导通(a) 甲乙类：导通角大于180°(b) 丙类：导通角小于180° 8.2 射极输出器——甲类放大的实例 简化电路 带电流源详图的电路图 特点：电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功 率增益，输出电阻小，带负载能力强。 输出电压与输入电压的关系 设T1的饱和压VCES≈0.2V vi正半周时， vO正向振幅最大值 vi负半周时， vO负向振幅最大值 若T1首先截止 若T3首先出现饱和 8.2 射极输出器——甲类放大的实例 8.2 射极输出器——甲类放大的实例 VBIAS=0.6V 当 放大器的效率 效率低 8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.3.2 分析计算 8.3.1 电路组成 8.3.3 功率BJT的选择 8.3.1 电路组成 由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。 1. 电路组成 t vo 0 vi t 0 8.3.1 电路组成 2. 工作原理 t vo 0 vi t 0 ①当vi= 0 时，vo= 0 ； ②当vi0（正半周），T1通， T2止， vo0。 ③当vi0（负半周），T1止，T2通， vo0。 i vi t 0 i vo t 0 vo t 0 根据电路分析可得： 输出最大不失真电压幅度： vcem= VCC－vces ； 若vces≈0，则vcem≈ VCC 输出最大电流幅度： icm= vcem / RL。 最大变化范围： 2icem和2vcem 。 8.3.2 分析计算 U D 分析思路：大信号，图解法。 首先确定输出电流io和输出电压vo变化范围，然后根据定义求输出功率Po、管耗PT、电源供给的功率PV以及效率η。 iC1 vCE1 0 Q VCEQ VCC iC2 vCE2 0 Q -VCC -VCEQ iC1 vCE 0 -iC2 Q ±VCEQ ±VCC io t 0 vo t 0 icm -icm vcem vCES -vcem -vCES 1. 最大不失真输出功率Pomax 实际输出功率 8.3.2 分析计算 忽略VCES时 iC1 vCE 0 -iC2 Q ±VCEQ ±VCC vo t 0 vcem vCES -vcem -vCES 8.3.2 分析计算 单个管子在半个周期内的管耗 2. 管耗PT 两管管耗 3. 电源供给