《第八章1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章1.ppt（51页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第8章 功率放大电路 1 例：例： 扩音系统 实际负载 什么是功率放大器？什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大后，往 往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。以输出 较大功率为目的放大电路称为功率放大器 功 率 放 大 电 压 放 大 信 号 提 取 8.1 功率放大电路的特点和分类： 2 1 1、功放电路的特点、功放电路的特点 (2) 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意 电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、 UBR(CEO) 、 PCM 。 ICM PCM UBR(CEO) Ic uce (1) 要求
2、输出足够大的功率。 3 (3) 电源提供的能量尽可能地转换给负载，以减 少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路 的效率（）。 Po : 负载上得到的交流功率。 PE ： 电源提供的直流功率。 1 1、功放电路的特点、功放电路的特点 (4) 非线性失真要小。电流、电压信号比较大 ，必须注意防止非线性失真。 (5) 采用图解分析法。 4 从能量控制的观点来看，都是利用有源器件 将电源提供的直流功率转换成负载所需的交流功率 。 电压放大器和功率放大器的相同点： 一般放大器功率放大器 技术术要求Au、Ri、RoP Lm 、非线线性 失真 工作状态态小信号状态态大信号状态态 分析方法小信号等效电电路分
3、析法 图图解法 一般放大器与功率放大器的区别为：一般放大器与功率放大器的区别为： 5 二、工作状态分类 甲类（A类）：工作点Q设在放大区，对于输入 信号为正弦波的整个周期内ic0，即三极管在整 个周期都导通。因此导通角=。 (a)A类(导通角为180) 6 乙类（B类）：工作点选在截止点（UBEQ= UBE(on) ，ICQ=0），因此只有在输入信号的半个周期内有ic ，导通角 =/2。 (b)B类(导通角为90) 7 甲乙类（AB类）：工作点选在放大区中， 但靠近截止区的地方，导通角/2 0V T1导通， T2截止 iL= ic1 ; iL=ic2 V1、V2两个晶体管都只在半 个周期内工作
4、的方式，称为 乙类放大。 静态分析： Ui = 0V V1、V2均不工作 Uo = 0V ic2 17 电路特点：电路特点： （1 1）电源静态功率为）电源静态功率为0 0。 （2 2）两只晶体管交替工作）两只晶体管交替工作 ，合成一个不失真的输出，合成一个不失真的输出 信号。信号。 （3 3）带负载能力强，输出）带负载能力强，输出 与输入同相。与输入同相。 18 图8.3.2互补推挽乙类功放的输出特性 (a)单管负载线；(b)双管负载线 2. 功率与效率的计算 19 1)输出交流功率PL V1、V2为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波。 因为Uommax=UCC, 所以: 20 2)电源提
5、供的功率 PE=2UCC(iC1的平均值) 21 因为Uom(max)UCC，所以 2)电源提供的功率 22 当信号为零时，工作点接近于截止点，ICQ=0 ，电源不提供功率；而随着信号的增大，iC1增大 ，电源提供的功率也将随之增大。当Uom=UCC时, 电源输出功率达到最大,这点与A类功放有本质的 差别。 2)电源提供的功率 23 3)转换能量的效率 当信号最大，=1时，效率达到最高： 可见，B类工作的效率远比A类的高。 电压利用系数 24 4)每个管子损耗PC 可见，每个管子的损耗PC是输出信号振幅的 函数。将PC对Uom求导，可得出最大管耗PCm。令 25 得出，当 时，每管的损耗最大：
6、 26 3.选择功率管 (1)已知Pom及RL，选UCC，则 (2)已知Pom，选择管子允许的最大功耗PCM。 管子允许的最大功耗 27 (3)管子的击穿电压U(BR)CEO。 (4)管子允许的最大电流ICM。 总结：功率管的选择原则： 最大耐压值：U(BR)CEO2UCC 最大集电极电流： 最大集电极耗散功率： 28 乙类放大的输入输出波形关系: 死区电压 Ui Uo U“o Uo t t t t 交越失真：交越失真：输入信号 Ui在过零 前后，输出信号出现的失真便 为交越失真。 交越失真 29 (1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间等于半个周期 ； (3) 存在交越
7、失真。 乙类放大的特点：乙类放大的特点： 克服交越失真的措施克服交越失真的措施 R1 D1 D2 R2 +UCC -UEE Uo UiiL RL V1 V2 30 动态时: 设 Ui 加入正弦信号。正 半周， V2 截止，V1 基极电位进一步 提高，进入良好的导通状态；同理, 负半周，V2进入良好的导通状态。 从而克服死区电压的影响，去掉交 越失真。 R1 D1 D2 R2 +UCC - UEE Uo UiiL RL V1 V2 静态时: V1、V2两管发射结电位 分别为二极管D1、 D2的正向导通压 降，致使两管均处于微弱导通状态。 31 图423克服交越失真的互补电路 (a)二极管偏置方式
8、；(b)模拟电压源偏置方式 UBE电压倍增电路 32 33 图8.3.7 例8.3.1图 34 解 （1）由式（8-3-3）知 由式（8-3-7）知 由式（8-3-10）知 35 （2）当输出电压振幅时，输出功率达到最大 （3）由式（8-3-12）得 36 v8.3.2 单电源互补推挽乙类功率放大 电路 v电路如图8.3.8所示。 v由图可见，静态时，电容C的直流电位为 UCC/2，当V1导通、V2截止时，V1给负载RL 提供电流；而当V1截止、V2导通时，电容C 充当V2的电源，只要C足够大，在信号变化 一周内，电容电压可以保持基本恒定UCC/2 。 v负载得到的交流电压振幅的最大值为 负载
9、得到的最大交流功率Pom为 (8.3.19) 37 1、特点 (1) 单电源供电； (2) 输出加有大电容。 2、静态分析 则 V1、V2 特性对称， 令： 8.3.2 单电源互补跟随乙类功率放大器(OTL) 0.5UCC RL Ui V1 V2 +UCC C a Uo +- UC 38 3、动态分析 设输入端在 0.5UCC 直流电平基础上加入正弦信号。 若输出电容足够大， UC基本 保持在0.5UCC ，负载上得到的 交流信号正负半周对称，但存 在交越失真。 ic1 ic2 交越失真 时，V1导通、V2截止； 时， V1截止、 V2导通。 0.5UCC ui t RL Ui V1 V2 +
10、UCC C a Uo +- UC 39 故，该电路负载得到的 最大交流功率PLm为 RL Ui V1 V2 +UCC C a Uo +- UC 40 带前置放大级的单电源功率放大器 41 实用实用OTLOTL互补输出功放电路互补输出功放电路 调节R,使静态 UAQ=0.5USC D1 、 D2使b1和b2之间的 电位差等于2个二极管正 向压降，克服交越失真。 Re1 、 Re2：电阻值12， 射极负反馈电阻，也起限 流保护作用。 D1 D2 ui +USC RL T1 T2 T3 C R B Re1 Re2 b1 b2 A 42 8.1 设2AX81的ICM=200mA，PCM=200mW，U
11、(BR)CEO=15V； 3AD6的PCM=10W（加散热板），ICM=2A，U(BR)CEO=24V。求 它们在变压器耦合单管甲类功放中的最佳交流负载电阻值。 解：当静态工作点Q确定后，适当选取交流负载电阻值， 使Q点位于交流负载线位于放大区部分的中点，则可输出 最大不失真功率，此时称为最佳交流负载电阻。 忽略三极管的饱和压降和截止区,则有 同时应满足以下限制： (1)对2AX81而言，应满足 取 43 8.1 设2AX81的ICM=200mA，PCM=200mW，U(BR)CEO=15V； 3AD6的PCM=10W（加散热板），ICM=2A，U(BR)CEO=24V。求 它们在变压器耦合单
12、管甲类功放中的最佳交流负载电阻值。 当UCC=7.5V时，ICQ=26.7mA,此时RL最大： 当ICQ=100mA ，UCC=2V时,此时RL最小： 故最佳交流负载电阻值RL为 ： (1)对2AX81而言，应满足 取 解： 44 8.1 设2AX81的ICM=200mA，PCM=200mW，U(BR)CEO=15V； 3AD6的PCM=10W（加散热板），ICM=2A，U(BR)CEO=24V。求 它们在变压器耦合单管甲类功放中的最佳交流负载电阻值。 当UCC=12V时，ICQ=0.83A,此时RL最大： 当ICQ=1A ，UCC=10V时,此时RL最小： 故最佳交流负载电阻值RL为 ： (
13、1)对3AD6而言，应满足 取 解： 45 8.2 图题8-2为理想乙类互补推挽功放电路，设UCC=15V ，UEE=15V，RL=4，UCE(sat)=0，输入为正弦信号。试 求 (1)输出信号的最大功率； (2)输出最大信号功率时电源的功率、集 电极功耗（单管）和效率； (3)每个晶体管的最大耗散功率PTm是多 少？在此条件下的效率是多少？ 解： (1) (2) (3) 46 5.单管甲类功放电路如图题8-5所示，输出变压器的匝比n=3， 其初级直流电阻r1=10，次级直流电阻r2=1，采用3AX61管（ 参数为ICM=500mA，PCM=500mW，U(BR)CEO=30V，=80），忽
14、 略UCE(sat)。调节上偏电阻RB1可使RL获得最大不失真输出功率为多 少？ 解：由题意知： 当Q点位于交流负载线位于放大区部 分的中点时，可输出最大不失真功率 。所以: 即：得： RL获得最大不失真输出功率为 47 RL获得最大不失真输出功率为 RL获得最大不失真输出功率为 5.单管甲类功放电路如图题8-5所示，输出变压器的匝比n=3， 其初级直流电阻r1=10，次级直流电阻r2=1，采用3AX61管（ 参数为ICM=500mA，PCM=500mW，U(BR)CEO=30V，=80），忽 略UCE(sat)。调节上偏电阻RB1可使RL获得最大不失真输出功率为多 少？ 解： 48 8.功放
15、电路如图题8-8所示，试问(1)指出电路中的反馈通路 ，并判断反馈组态；(2)估算电路在深度负反馈时的闭环电 压增益；(3)设晶体管的饱和压降为0.5V，电路的最大输出功 率为多少？晶体管的参数ICM、PCM、U(BR)CEO如何选取？(4) 如要求输出电压Uom=8V，输入信号Uim=？ 解：(1)100k、1 k电阻 构成了互补乙类功放电路和 运放构成的同相比例放大器 之间的反馈通路。引入了级 间电压串联负反馈。 (2) 49 8.功放电路如图题8-8所示，试问(1)指出电路中的反馈通路 ，并判断反馈组态；(2)估算电路在深度负反馈时的闭环电 压增益；(3)设晶体管的饱和压降为0.5V，电路的最大输出功 率为多少？晶体管的参数ICM、PCM、U(BR)CEO如何选取？(4) 如要求输出电压Uom=8V，输入信号Uim=？ 解： (3) 晶体管的参数应满足如下条件： 50 8.功放电路如图题8-8所示，试问(1)指出电路中的反馈通路 ，并判断反馈组态；(2)估算电路在深度负反馈时的闭环电 压增益；(3)设晶体管的饱和压降为0.5V，电路的最大输出功 率为多少？晶体管的参数ICM、PCM、U(BR)CEO如何选取？(4) 如要求输出电压Uom=8V，输入信号Uim=？ 解：(4)因为 所以： 51