5.1-5.4-概述-甲类-乙类-甲乙类功率放大电路

1、第五章第五章 功率放大电路功率放大电路 5.1 概述 5.2 单管甲类变压器耦合功率放大电路 5.3 乙类推挽功率放大电路 5.4 甲乙类互补功率放大电路 讲解：XX 5.1 概述概述 在实用电路中，要求放大电路的输出级输出一定的功率，在实用电路中，要求放大电路的输出级输出一定的功率， 以驱动负载。以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称能够向负载提供足够信号功率的放大电路称 为功率放大电路，简称功放。为功率放大电路，简称功放。 功放不是单纯要求输出高电压、输出大电流，而是要求功放不是单纯要求输出高电压、输出大电流，而是要求 在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。在电源电压确定

2、的情况下，输出尽可能大的功率。 一、功放的主要技术指标和分析方法一、功放的主要技术指标和分析方法 1.主要技术指标主要技术指标 (1)最大输出功率最大输出功率Pom:在输入信号为正弦波，且输出基本在输入信号为正弦波，且输出基本 不失真情况下，负载上能够获得的最大交流功率。不失真情况下，负载上能够获得的最大交流功率。 L om om R U P 2 最大不失真输出电压有效值最大不失真输出电压有效值 00I UP om 交流有效值交流有效值 讲解：XX 1.主要技术指标主要技术指标 (2)转换效率：功放的最大输出功率转换效率：功放的最大输出功率Pom与直流电源所提与直流电源所提 供的平均功率供的平

3、均功率PV之比。之比。 V om P P PV = ICC（ （AV）VCC 2.功放的分析方法功放的分析方法 因为功放的输出电压和输出电流幅值均很大，功放管的因为功放的输出电压和输出电流幅值均很大，功放管的 非线性不可忽略，所以在非线性不可忽略，所以在分析功放电路分析功放电路时，不能采用仅适时，不能采用仅适 用于小信号的交流等效电路法，而用于小信号的交流等效电路法，而应采用图解法应采用图解法。 讲解：XX 二、功放的主要类型二、功放的主要类型 在放大电路中，当输入信号为正弦波时，若在放大电路中，当输入信号为正弦波时，若BJT在在 信号的整个周期内均导通（信号的整个周期内均导通（导通角导通角=

4、360o），则称之工），则称之工 作在作在甲类状态甲类状态；若；若BJT仅在信号的半个周期内导通（仅在信号的半个周期内导通（导导 通角通角=180o），则称之工作在），则称之工作在乙类状态乙类状态；若；若BJT在信号在信号 的多半个周期内导通（的多半个周期内导通（导通角导通角= 180o 360o），则称之），则称之 工作在工作在甲乙类状态甲乙类状态。 如果电路中的如果电路中的BJT工作在甲类状态，则称该电路为甲工作在甲类状态，则称该电路为甲 类功率放大电路，简称类功率放大电路，简称甲类功放甲类功放；如果电路中的；如果电路中的BJT工作工作 在乙类状态，则称该电路为乙类功率放大电路，简称在乙类

5、状态，则称该电路为乙类功率放大电路，简称乙乙 类功放类功放；如果电路中的；如果电路中的BJT工作在甲乙类状态，则称该电工作在甲乙类状态，则称该电 路为甲乙类功率放大电路，简称路为甲乙类功率放大电路，简称甲乙类功放甲乙类功放。 讲解：XX 1. 直流电源提供的功率直流电源提供的功率 PV =ICQVCC 5.2 单管甲类变压器耦合功率放大电路单管甲类变压器耦合功率放大电路 3.转换效率转换效率 约为图中矩形面积约为图中矩形面积 2.最大输出功率最大输出功率 CCCQ CC CQ om VI V I P 2 1 22 约为图中三角形面积约为图中三角形面积 %50 V om P P 甲类功放最大效率

6、为甲类功放最大效率为50% 讲解：XX 5.3 乙类推挽功率放大电路乙类推挽功率放大电路 信号的正半周信号的正半周T1导通、导通、T2截止；负半周截止；负半周T2导通、导通、T1截止。截止。 两只管子交替工作，称为两只管子交替工作，称为“ 推挽推挽 ”。设。设 为常量，则负载为常量，则负载 上可获得正弦波。上可获得正弦波。 2 CESCC om UV U iB BEu 0 1. 变压器耦合乙类推挽功率放大电路变压器耦合乙类推挽功率放大电路 讲解：XX 2. 无输出变压器的功率放大电路无输出变压器的功率放大电路(OTL电路电路) ) 2 CC EBI V UUu静态时， 输入电压的正半周：输入电

7、压的正半周： VCCT1CRL地地, uo ui (C 充电充电)。 输入电压的负半周：输入电压的负半周： C 的的 “”T2地地RL C “ ”, uo ui ( C 放电放电)。 实现两只管子交替导通，输出与输入双向跟随。实现两只管子交替导通，输出与输入双向跟随。 注：注：C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路；足够大，才能认为其对交流信号相当于短路； OTL电路低频特性差。电路低频特性差。 2 )2( CESCC om UV U 因变压器耦合功放笨重因变压器耦合功放笨重, ,自身损耗大自身损耗大, ,故用一个故用一个大电容取代变压器大电容取代变压器。 讲解：XX 3. 无输出电容的功

8、率放大电路无输出电容的功率放大电路(OCL电路电路) ) 输入电压的正半周：输入电压的正半周： VCCT1RL地地 ， uo ui 输入电压的负半周：输入电压的负半周： 地地RL T2 VCC， uo ui 实现两只管子交替导通，两路电源交替供电，输出与实现两只管子交替导通，两路电源交替供电，输出与 输入双向跟随。输入双向跟随。 2 CESCC om UV U 静态时，静态时，UEQ UBQ0。uo= 0 L CESCC L om om R UV R U P 2 )( 22 %5 .78 4 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路 讲解：XX 4. 几种电路的比较几种电路

9、的比较 单电源供电，笨重，效率单电源供电，笨重，效率 低，低频特性差。低，低频特性差。 单电源供电，低频特性差。单电源供电，低频特性差。 双电源供电，效率高，低频特性好。双电源供电，效率高，低频特性好。 讲解：XX 5.4 甲乙类甲乙类互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路 出现一段死区。压上无电流通过，输出电止状态，负载 管均处于截和时，电路存在交跃失真，即基本 , 0 0 21 uR TTUuOCL L thi 信号在零附近两信号在零附近两 只管子均截止只管子均截止 1. 基本基本OCL电路存在交越失真电路存在交越失真 讲解：XX 2. 消除交越失真的消除交越失真的OCL电路电路:工作原

10、理工作原理 利用甲乙类双电源互补对称功率放大电路可以消除交跃利用甲乙类双电源互补对称功率放大电路可以消除交跃 失真。失真。 00 0 221 21 21 21 21221 uU RII TT UUU UUUU E BB ththBB DDRBB 调节、电流 有微小基极微导通、 静态： 、 、 IBBdd I uuuRrr u 21221 小、 按正弦规律变化： 讲解：XX 工作原理：工作原理： 截止。 减小到一定时 中有反方向电流 截止。 减小到一定时 中有正方向电流 1 1 222 2 2 111 ; :0 ; :0 T uu iR iiuuu T uu iR iiuuu BEI LL EB

11、BEII BEI LL EBBEII 讲解：XX 工作原理：工作原理： 工作在甲乙类状态。、 半个周期导通时间、 管发射极驱动负载 负半周主要是驱动负载； 管发射极正半周主要是 21 21 2 1 TT uTT T u Tu I I I 讲解：XX 3. 求解输出功率和效率的方法求解输出功率和效率的方法 然后求出电源的平均功率，然后求出电源的平均功率， CCC(AV)V VIP 效率效率 Vom PP （1）输出功率输出功率 2 CESCC om UV U L 2 CESCC om 2 )( R UV P L 2 om om R U P在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，则

12、，则 讲解：XX （2）效率效率 L CESCCCC CC 0 L CESCC V )( 2 ) d( sin 1 R UVV tVt R UV P L 2 CESCC om 2 )( R UV P CC CESCC 4 V UV 讲解：XX （3）功率功率BJTBJT的极限参数的极限参数 CM L CC maxC I R V i CEO(BR)CCmaxCE 2UVu tt R U tUVP d sin) sin( 2 1 L OM 0 OMCCT PT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得 CCCCOM 6 . 0 2 VVU 在输出功率最大时，因管压降最小，在输出功率最大时，因管压降最小， 故管子损耗不大；输出功率最小时，因故管子损耗不大；输出功率最小时，因 集电极电流最小，故管子损耗也不大。集电极电流最小，故管子损耗也不大。 管子功耗与输出电压峰值的关系为管子功耗与输出电压峰值的关系为 讲解：XX L 2 2 CC Tmax R V P omom 2 Tmax L 2 CC omCES 2 . 0