[理学]第8章 功率放大器.ppt

* 第8章 功率放大电路 §1 功率放大电路的一般问题 §2 射极输出器－甲类放大的实例 §3 互补对称功率放大电路 §4 甲乙类互补对称功放电路 §5 集成功率放大器 例： 扩音系统 执行机构 1、功率放大器的作用：功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。因此，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。 §1 功率放大电路的一般问题 功率放大 电压放大 信号提取 一、特点与要求 2、功放电路的特点 (1)在允许的非线性失真范围内，要有尽可能大的输出功率 。 ICM PCM UCEM iC uCE (2) h参数等效电路法不适用，只能用图解法分析。 (3)功率放大管处于极限运用状态。 (4) 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（?）。 Pomax : 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率。 一、特点与要求 提高效率 减小失真 管子的保护 3、要解决的问题 功率放大电路与前面介绍的电压放大电路没有本质上的区别！ 1. 按工作点位置分 乙类：导通角等于180° 甲类：一个周期内均导通 甲乙类：导通角大于180° 丙类：导通角小于180° iC uCE Q iC t Q Q Q 二、分类 2. 按耦合方式分 阻容耦合（OTL） 变压器耦合 直接耦合 RB +EC C1 C2 T RE RL ui uo 特点：电压增益近似为1，电流增益很大，输出电阻小，带负载能力强。 §2 射极输出器－甲类放大的实例 一、电路结构及工作原理 -EE RE iBIAS iBIAS=IREF IREF T3 T2 -EE uo io ui - + +EC RL T1 设发射结偏置电压为 则输出电压 一、电路结构及工作原理 t t 设T1的饱和压UCES≈0.2V uo正向振幅最大值 uo负向振幅最大值 若T1首先截止 若T3首先出现饱和 IREF T3 T2 iBIAS=IREF uo io ui -EE - + +EC RL T1 15v 放大器的效率 -15v 正电源：电压EC，电流 负电源：电压EE，电流IBIAS 1 电路形式 2 变压器的作用 起“隔直通交，阻抗变换”的作用。 采用B的优点： 提高了电源电压的利用率，使输出动态范围变大。 B的初级绕组等效电路 三、单管甲类功率放大器 Rb1 Re Rb2 RL +EC Ce B RL=n2RL i L U1 I I1 IC(mA ) UCE(V) 3 电路分析 （1）直流负载线与静态工作点 UCE=EC－IERe≈EC－ICRe Re用于稳定Q点，通常很小，故UCE≈EC 实际 这样就可以决定静态工作点 UCE≈EC EC Rb1 Re Rb2 RL +EC Ce B 三、单管甲类功率放大器 Q 3 电路分析 Rb1 Re Rb2 RL +EC Ce B 三、单管甲类功率放大器 IC(mA ) UCE(V) UCE≈EC EC uo t ib io t （2）交流负载线 由uce的波形可见，T的uCE在某些时候大于电源电压EC，这是因为变压器的初级绕组中感应电动势的正半周与直流电源的极性一致的缘故。 Q 3 电路分析 Rb1 Re Rb2 RL +EC Ce B 三、单管甲类功率放大器 IC(mA ) UCE(V) UCE≈EC EC uo t io t Q （3）最佳交流负载线 当负载RL给定后通过调整Q点和变压器的n，便得到一个最佳交流负载线，即输出电压和电流的幅度均为可能的最大值 2EC 2ICQ 2ICQ接近于ICM 2EC接近于UCEM （4）输出功率和效率 在忽略饱和压降和穿透电流的情况下 POM=UceIc 3 电路分析 Rb1 Re Rb2 RL +EC Ce B 三、单管甲类功率放大器 IC(mA ) UCE(V) UCE≈EC EC uo t io t Q 2EC 2ICQ （4）输出功率和效率 直流电源供给的功率： ICQ io t 无信号 有信号 PE=ECICQ 即不论是否有信号，电源供给的功率总是ECICQ 则 实际效率约为25%~30% （5）集电极的耗散功率 PC=PE－Po 在PE不变时：Po↑→PC↓ 当Po=0时，即无信号输入时，PC=PE 这时集电极的耗散功率为最大：PC=PE=2Po 4 功放电路提高效率与减小失真的矛盾 办法：降低Q点 但又会引起截止失真 采用推挽输出电路，或互补对称射极输出器 若能控制ICQ随输入信号变化而变化，则可解决效率问