第9章功率放大电路_模拟电子技术基础

第9章功率放大电路9.1功率放大电路概述9.2互补功率放大电路重点掌握基本概念和分析方法9.1功率放大电路概述功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。例：扩音系统功率放大电压放大信号提取9.1.1功率放大电路的特点最大输出功率Pom1.主要技术指标转换效率功放提供给负载的交流信号功率称为输出功率。Po＝IoUoIo,Uo----交流信号有效值%100VomPPPV----电源提供的直流功率不失真的前提下越大越好。2.功率放大电路中的晶体管ICMPCMU(BR)CEOicuCE晶体管要安全工作，不能超过极限参数注意散热条件，安装散热片3.功率放大电路分析方法----图解法9.1.2功率放大电路的组成1.甲类功率放大电路直流负载线交流负载线ICMUOMUCEQICQQ点置于负载线中部CQCMOMIIICCOMVU21晶体管在信号的整个周期内均导通，称为甲类放大。VCCCCCRVQicUCES③最大效率TCCCVdtiVTP01②直流电源输出的功率①上可能获得的最大交流功率LCLRRRomPomomPPCQCCOMOMOMCMomIVUIUIP412122CQCCTCCCTCCCVIVdtiTVdtiVTP001%25maxVomVomPPPP2.变压器耦合乙类推挽功率放大电路(1)电路组成功放管：两共射放大电路，两晶体管共射极接在一起。输入变压器：将输入信号分成两个大小相等的信号，分别送两个晶体管的基极，使T1、T2轮流导通。输出变压器：将两个集电极输出信号合为一个信号，耦合到副边输出给负载。静态:T1、T2均截止，IBQ1=IBQ2=0，ICQ1=ICQ2=0,UCEQ1=UCEQ2=VCC变压器线圈对于直流相当于短路。(2)动、静态分析IO=0uI=0，动态:(2)动、静态分析ui0时：T1导通、T2截止，ic1经变压器耦合给负载，iL的方向由ic1与变压器的绕向决定。＋＋－－ic1动态:(2)动、静态分析－－＋＋ic2ui0时：T2导通、T1截止，ic2经变压器耦合给负载，iL的方向由ic2与变压器的绕向决定。若ui为正弦信号，则iL近似为正弦波。(3)图解分析T1管输出特性曲线：交流负载线:LC1CCCE1RiVuL1R斜率为Q点：ICQ1=0UCEQ1=VCCuCE1iC1QVCCuoui+VCCiC1T1(a)LRLC2CCCE2RiVuL1R斜率为Q点：ICQ2=0UCEQ2=VCC把(b)图转180，取uCE2的方向同uCE1，则合成图(c)。uCE2iC2QVCCuoui–VCCiC2T2(b)T2管输出特性曲线：交流负载线:(3)图解分析LRuCE1iC2-uCE2VCCiC1Q图cCM1ICM2ItioUCES2UCES1CEM1UCEM2UtuCE1-uCE2过同一Q点且斜率相同，两条交流负载线合成同一条直线。晶体管只在半个周期内导通的方式，称为乙类放大。(1)特点单电源供电；输出加有大电容。(2)静态分析∵T1、T2特性对称，∴,2CCAVU2CCCVU2CCIVu令：3.无输出变压器的功率放大电路（OTLOutputTransformerLess）RLuIT1T2+VCCCA+-UCuO+-T1、T2截止(3)动态分析设输入端在0.5VCC直流电平基础上加入正弦信号。ic1ic2交越失真时，0iu时，0iuT1截止、T2导通。0.5VCCuItT1导通、T2截止；RLuIT1T2+VCCCA+-UCuO+-T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作。注意：乙类功率放大电路(1)电路的结构特点io双电源供电。输出端不加隔直电容。4.无输出电容的互补对称功放电路（OCLOutputCapacitorLess电路）基极输入射极输出负载NPN型PNP型RLui-VCC+VCCT1T2uoic1ic2动态分析：ui0VT1截止，T2导通ui0VT1导通，T2截止iL=ic1;ui-VCCT1T2uo+VCCRLioiL=ic2因此，不需要隔直电容。静态分析：ui=0VT1、T2均不工作uo=0V(2)工作原理（设ui为正弦波）Uomax①负载上得到的最大功率为：负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为：LooCESCCoRUIUVUmaxmaxmaxLCESCCooomomomRUVIUIUP2)(222maxmax(3)最大输出功率及效率的计算ui-VCCT1T2uo+VCCRLio②电源提供的直流功率：每个电源中的电流为半个正弦波，两个电源提供的总功率为：20max1sin21ttdIIoavLCESCCCCVVVRUVVPPP)(221tic1LCESCCRUV其平均值为:0sin21LCESCCLCESCCRUVttdRUVLCESCCCCVRUVVP1CCCESCCVomVUVPP4③效率：LCESCCCCVRUVVP)(2LCESCComRUVP2)(2L2CCom2RVP%5.784理想情况下（忽略饱和压降UCES）：L2CCV2RVP)4(1)d(sin)sin(π21=2OMOMCCLOMπ0OMT1UUVRtRtUtUVPLCCT1TT2T12=PPPP问:UOM=?时PT1最大,PT1max=？01OMTdUdP令(4)晶体管的管耗PTomL22CCT1max2.0PRVP当UOM=0.637VCC时，CCOMVU(5)选管条件最大集电极耗散功率极间反向击穿电压最大集电极电流L2CCom2RVPPT1max=0.2PomLCCRVCCCEVU2maxICMPCMU(BR)CEOicuCEPCMCEOBRU)(CMI互补对称功率放大电路无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特性一致。互补对称乙类功率放大电路（1）效率较高（2）静态电流ICQ、IBQ等于零；（3）每管导通时间等于半个周期；（4）存在交越失真。1、乙类放大的特点：OωtiC乙类总结next2、乙类放大的输入输出波形关系:死区电压uiuouou´o´tttt交越失真：输入信号ui在过零前后，因三极管存在开启电压而形成输出信号的非线性失真便为交越失真。交越失真+VCC-VCCuiiLRLT1T2AOCL电路在于晶体管特性存在非线性，uiuon时晶体管截止。iBiBuBEtuitUon9.2互补功率放大电路一、交越失真产生的原因R1D1D2R2+VCC-VCCULuiiLRLT1T2UB1、B2=UD1+UD2T1、T2处于微弱导通状态。二、双电源互补对称电路用二极管给三极管提供偏置消除交越失真①静态时②动态时负半周:T1截止，T2良好导通正半周:T2截止，T1良好导通uB1tUontiBIBQ甲乙类放大的波形关系：ICQiCuBEiBib特点：存在较小的静态电流ICQ、IBQ。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。iCQuceVCC/RLVCCIBQ两管导通时间均大于半个周期小于一个周期，这种工作方式称为“甲乙类放大”。VCC=15V，输入电压为正弦波，|UCES|=3V，电压放大倍数约为1，负载电阻RL=4。（1）求Pom、η。（2）若输入电压最大有效值为8V，则负载上可能获得的最大功率为多少？例9.2.1