模电第08章功率放大器(康华光).ppt

* 第八章 功率放大器 重点： 1.了解功率放大器的类型； 2.掌握功率放大器的计算方法。 §8.1 功率放大电路的一般问题 一 .什么是功率放大器 ——以输出较大功率为目的的放大电路。 因此,功放要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态。一般直接驱动负载, 带载能力要强。 二. 功放电路的特点 1.输出功率Po尽可能大; 2. 电路的效率(?=Po/PE)尽可能高; Po—— 负载上得到的交流信号功率 PE —— 直流电源提供的功率 3.不能出现波形失真,电路参数不能超过晶体管极限值; 即: (1)ICICM ; (2)VCEVCEM ; (3) IC×VCE PCM 4.具有良好的散热措施和保护电路。 三. 功放电路的分析方法 1.静态分析 与前述方法相同。目的求静态值、静态功耗。 2.动态分析 由于功放中管子工作在大信号状态, 故不能采用小信号法分析动态,只能画交流通路,采用图解法分析动态。目的求输出功率Po,效率? ,管耗PT等。 四、放大器的工作状态 1.甲类工作状态 ——晶体管在输入信号的整个周期都导通, 导通角=360o , 波形好。但静态IC较大, 管耗大效率低。 IC VCE o Q iC t o IC VCE o Q iC t o IC VCE O Q iC t O 2.乙类工作状态 3.甲乙类工作状态 ——晶体管只在输入信号的半个周期内导通,导通角=180o , 静态IC=0, 管耗小效率高, 但波形严重失真 。 ——晶体管导通的时间大于半个周期,导通角180o, 静态IC? 0,管耗较小效率较高,不失真,一般功放常采用。 4.丙类工作状态——导通角小于180° §8.2 甲类功率放大器实例 一. 共射极放大器 1. 静态分析 目的:求Q点,静态管耗 ,电源提供功率 (1)Q点计算方法与第4章相同。 工作周期 交流通路 vi Rb – vo + RL +VCC Rb RL + vi – + vo – io iC vce VCEQ ICQ VCC VCC —— RL Q vce , ic 的动态范围 =vo , io 的动态范围 交负线 (2)BJT的静态功耗PT ——静态时三极管消耗的平均功率 PT静= ICQ·VCEQ = VCEQ·(VCC-VCEQ)/RL 当VCEQ=VCC/2时PT静最大 (3)静态时电源提供的平均功率 PVC静=ICQ·VCC ——vi=0(静态时)三极管放大电路依然在耗能。 vi Rb – vo + RL +VCC iC vce VCEQ ICQ VCC VCC —— RL Q 2.动态分析(vi ?0时) 目的:求Po ,?, PT (1)输出功率Po 要想获Po大,必须使Vom 和Iom都要大。 什么条件下 Po最大不失真? 这时最大输出功率: Vom Iom 功率三角形 Po最大条件：(1)当Q点处在交流负载线VCES~ICEO的中点;(2)管子工作在接近极限状态时。 iC Q VCEQ ICQ VCC vCE VCES VCC —— RL 下一页 (2)动态时电源提供的平均功率PVC =ICQ·VCC (4)甲类功率放大器的优缺点 优点:信号不失真。 缺点:静态功率大,输出功率小,效率低。 ?m=Pom/PVC ?0.25 若忽略VCES : (3)电路的效率? 定义: ? = Po/PVC 电路的最高效率: 当Q在中点时: 上一页 =PVC静 二 .射极输出器(共集电极放大器) 1.电路 2.功率放大原理 (1)vI=0静态时 IC=iBiAs VCE=VCC -VBE 这时输出电压: vo= -VBE 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。 静态时电源提供的平均功率： PV= PVC+ PVE + PBiAs = iBiAs·VCC+iBiAs·VEE+iBiAs·(VEE-VBE) ? iBiAs ·VCC+2iBiAs ·VEE (2)vI?0动态时 当vI =VIm sin?t 时 正半波时vI ? ?vBE1? ?vo?(vo=VCC-vCE1) 负半波时vI ? ?vBE1? ?iB1iC1? ? vCE1 ? ?vo ? vo最大不失真峰值出现在: T1临界截止或T1临界饱和时。 Vom最大=VCC-VCES (T1临界饱和电压) ? T1趋近截止 ? iB1iC1 ? ?vCE1? ? T1趋近饱和 (a)输出功率Po 最大输出功率: (b)效率 ? = Po/PV 电路的最高效率: ?m=Pom/PV 三 .带镜象电流源的射极输出器 1.电路 T1 T2 T3 RL vI