单电源互补功率放大电路如707所示.PPT

* * 5.1 概述 5.2 乙类互补功率放大电路 5.3 其它类型互补功率放大电路 5.1 概述 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。 电压放大器一般工作在甲类，三极管 360°导电，其输出功率由功率三角形确 定。甲类放大的效率不高，理论上不超过 25%。 功率放大电路必须考虑效率问题。为了降低静态时的工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此时虽降低了静态工作电流，但又产生了失真问题。如果不能解决乙类状态下的失真问题，乙类工作状态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路和互补对称电路较好地解决了乙类工作状态下的失真问题。 5.2 乙类互补功率放大电路 5.2.1 三极管的工作状态 5.2.2 乙类互补功率放大电路 的工作原理 5.2.1 三极管的工作状态 三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图17.01所示。 甲类-------三极管360°导电； 甲乙类----三极管180°～360°导电 乙类-------三极管180°导电 丙类-------三极管180°导电 甲乙类180°～360°导电 乙类180°导电 图17.01 三极管的四种工作状态 丙类180°导电 甲类360°导电 5.2.2 乙类互补功率放大  电路的工作原理 （1）电路组成 乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由 一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这 种电路也称为OCL互补功率放大电路。 图17.02 乙类互补功率放大电路及波形 （2）工作原理 当输入信号处于正半周时，且 幅度远大于三极管的开启电压，此 时NPN型三极管导电，有电流通过 负载RL，按图中方向由上到下，与 假设正方向相同。 当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负 载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。 严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。如图17.03所示。 图17.03 交越失真 为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图17.04所示。 (a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置 图17.04 甲乙类互补功率放大电路 （3）参数计算 1．最大不失真输出功率Pomax 设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为 直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直流电源功率PV的表达式推导如下 2．电源功率PV 即PV ∝Vom 。当Vom趋近VCC时，显然PV 近似与电源电压的平方成比例。 3．三极管的管耗PT 电源输入的直流功率，有一部分通过三极 管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极 管上，形成三极管的管耗。显然 将PT画成曲线， 如图17.05所示。 图17.05 乙类互补功放电路的管耗 显然，管耗与输出幅度有关，图17.05中画阴影线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最大值。可用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生在Vom=0.64VCC处，将Vom=0.64VCC代入PT表达式，可得PTmax为 对一只三极管 图17.05 乙类互补功放电路的管耗 4．效率η 当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。 (4) 大功率三极管输出特性曲线的分区 在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角度还分有 过电流区 过电压区 过损耗区 它们的位置如 图17.06所示。 图17.06 三极管的极限工作区