《模拟电子教学资料》第3章功率放大电路

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 功率放大电路,功放电路的特点及其研究对象,互补对称功放电路,甲乙类互补对称电路,集成功放简介,3.1功率放大电路的特点及分类,功率放大电路：,要求,负载得到一定的不失真或失真,较小的输出功率；电路工作在,大信号,状态，,研究的问题,是提高输出功率和效率。,共同点：,都是能量转换电路，把直流能量转换为交,变能量,不同点：,普通放大电路：,要求,负载得到不失真电压信,号，不要求输出功率；电路工作在,小信号,状,态，,研究的问题,是电压放大倍数、输入和输,出电阻、带宽等。,功放电路与普通放大电路的比较:,3.1.1 功放电路的特点,要求,输出功率,尽可能大，要求输出电流和电压都大，管子运行在极限状态。,电路,效率要高,：效率是指负载得到的有用信号功率与电源供给的直流功率之比，比值越大效率越高。,非线性失真尽可能小,：功率与失真是一对矛盾，一般输出功率越大失真越严重。,半导体的,散热问题,：功放电路中很大一部分功率被集电结消耗掉，使结温上升，为充分利用允许的管耗输出足够大的功率，散热非常重要。,采用图解分析法,：器件在大信号情况下工作，电路分析不能采用小信号模型分析法，常采用图解分析法。,3.1.2 功率放大电路的分类,i,C,甲类：最高效率50%,(A类)在整个周期内,i,C,0,（,导通角=2,）,静态工作点是管耗的,主要因素,i,C,甲乙类：,i,C,0的时间大于,(AB类)半个周期,（,导通角0的时间约为半个,(B类)周期（,导通角=,）,3.2 乙类互补对称功放电路,乙类互补对称式功放,原理,最大输出功率,效率,乙类功放的失真问题,3.2.1.乙类互补对称功放电路结构,结构特点,：,互补、对称,v,I,=0 时,I,B1,=,I,B2,=0,I,C1,=,I,C2,=0,V,CE1,=,V,CC,V,CE2,=-,V,CC,v,O,=0,+,+,+,+,+,V,CC,-,-,-,-,R,L,v,CE1,v,CE2,-V,EE,T,1,T,2,i,C1,i,C2,v,I,v,O,+,+,+,+,+,V,CC,-,-,-,-,R,L,v,CE1,v,CE2,-V,EE,T,1,T,2,i,C1,i,C2,v,I,v,O,互补对称功放电路工作原理,T,1,和T,2,分别组成射极输出器,v,I,0 时 T,1,导通T,2,截至的等效电路,+,+,+,V,CC,-,-,R,L,u,i,u,o,T,1,v,I,v,O,+,+,+,V,cc,-,-,R,L,u,i,u,o,T,2,v,I,v,O,v,I,0 时 T,1,截至T,2,导通的等效电路,-,V,EE,互补对称功放电路工作原理,V,CC,=,V,EE,=V,CC,v,I,0时的工作波形,V,cem,I,cm,1/R,L,输出电压的最大变化范围:2,V,cem,输出电流的最大变化范围:2,I,cm,+,+,+,V,CC,-,-,R,L,u,i,u,o,T,1,v,I,v,O,+,+,+,V,cc,-,-,R,L,u,i,u,o,T,2,v,I,v,O,-,V,EE,3.2.2 输出功率及效率的分析计算,(1)输出功率:,如果输入足够大,使输出达到最大值,CC,-V,CES,此时的功率为最大不失真输出功率,P,o,（M）,V,cem,I,cm,1/R,L,输出功率及效率的分析计算,每个电源只提供半个周期的电流,电源提供的平均功率为：,(2)电源提供的功率,+,+,+,+,+,V,CC,-,-,-,-,-V,EE,T,1,T,2,v,I,v,O,互补对称功放电路分析计算,电路的效率是指输出功率与电源提供的功率之比:,在输出最大(V,om,CC,)时得到最大输出功率:,(3)电路的效率,功率管的选择,V,om,=0时管耗为0,V,om,=V,CC,时管耗为:,(1)功率管管耗计算,+,+,+,+,+,V,CC,-,-,-,-,-V,EE,T,1,T,2,v,I,v,O,最大管耗与输出功率的关系,(2)最大管耗与输出功率的关系,V,om,/V,CC,P,V,P,o,P,T1,P,V,=P,o,+2P,T1,P,o,、P,T1,、P,V,与,V,om,的关系,最大管耗与输出功率的关系,管耗最大发生在 时,此时：,(2)最大管耗与输出功率的关系,互补对称功放电路晶体管参数的选择,各晶体管最大功耗,P,CM,P,T1,max,=0.2,P,o,（,M,）,b.,V,(BR)CEO,2,V,CC,c.,I,CM,V,CC,/,R,L,（3）参数选择,+,+,+,+,+,V,CC,-,-,-,-,R,L,v,CE1,v,CE2,-V,EE,T,1,T,2,i,C1,i,C2,v,I,v,O,3.2.4 甲乙类互补对称电路,交越失真,+,+,+,+,+,V,CC,-,-,-,-,R,L,v,CE1,v,CE2,-V,EE,T,1,T,2,i,C1,i,C2,v,I,v,O,造成交越失真的原因：静态工作点太低,解决办法：为晶体管提供一定的静态工作电流,甲乙类互补功率放大电路,(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,v,I,=0 时,I,B1,=I,B2,0,I,C1,=I,C2,0,V,CE1,=V,CC,V,CE2,=-V,CC,v,O,=0,+,+,+,V,CC,-,-,R,L,T,T,1,2,D,1,D,2,R,3,R,4,C,R,1,R,2,v,I,v,o,V,E,3.2.5单电源互补对称电路（OTL),电容C的值足够大。静态时 V,E,=0.5V,CC,v,I,正半周时通过T,1,向C充电，负半周时由C代替电源为T,2,提供能量,自举电路,例题1,+,+,+,V,CC,-,-,R,L,v,I,EE,v,o,-V,T,T,1,2,(1),V,i,=10V(有效值)时,电路的输出功率,管耗,直流电源提供的功率和电路的效率.(2),V,im,=20V(幅值)时,电路的输出功率,管耗,直流电源提供的功率和电路的效率,设图示电路电源电压V,CC,=V,EE,=20V,负载R,L,=8,并假定射极输出器的放大倍数为1,管子导通时发射结的压降可忽略不计,试计算:,例题1,解:,(1),例题1,(2),3.3集成功率放大器,b,c,e,1,2,T,2,T,1,复合管,达林顿管,复合管,NPN+NPN=NPN,PNP+PNP=PNP,NPN+PNP=NPN,PNP+NPN=PNP,图 复合管互补对称电路,集成功率放大器及其应用,集成功放的种类很多，从用途划分，有通用型功放和专用型功放。输出功率划分，有小功率功放和大功率功放等。,