模电课件第七章功率放大电路

1、功率放大电路功率放大电路chapter 7chapter 72 27.1 概述概述w 功率放大器的用途和特点功率放大器的用途和特点w 功放提高效率的主要途径功放提高效率的主要途径3 3电压电压放大器放大器功率功率放大器放大器负载负载（换能器）（换能器）把电能转换把电能转换为其他形式为其他形式的能量的能量 功放以输出功率为直接目的。功放以输出功率为直接目的。为了获得大的输出功为了获得大的输出功率，必须使率，必须使 。高效率地向负载高效率地向负载提供失真不大的提供失真不大的额定功率，以驱额定功率，以驱动执行机构动执行机构把微弱的信号把微弱的信号电压放大，是电压放大，是小信号放大器小信号放大器信号源

2、信号源7.1.1功率放大器的用途和特点功率放大器的用途和特点4 41、输出功率、输出功率2、效率、效率为获得大的功率输出，要求功放管的电压电流都为获得大的功率输出，要求功放管的电压电流都有足够大的输出幅度，因此管子通常在有足够大的输出幅度，因此管子通常在状态状态下工作。主要技术指标：下工作。主要技术指标：。功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得到的。其到的。其，即，即vopp 电源供给的直流功率电源供给的直流功率集电极输出功率集电极输出功率 tovppp pt：耗散在管子集电极：耗散在管子集电极上的功率，称管耗上的功率，称管耗5 53、非线性失真、

3、非线性失真4、功放管的散热问题、功放管的散热问题5、分析方法、分析方法 由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。实际中需实际中需。 功放管在极限运用时，功放管在极限运用时，最大值最大值 接近接近，最大值最大值 接近接近，接近接近，且有相当，且有相当上，要考虑功放管的散热和保护问题。上，要考虑功放管的散热和保护问题。 在大信号下，小信号模型已不在适用，需采用在大信号下，小信号模型已不在适用，需采用。6 67.1.2 功放提高效率的主要途径功放提高效率的主要途径vopp

4、tovppp pt 管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗越小，效率就越高。越小，效率就越高。 在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间的不同可分为：的不同可分为：甲（甲（a)类放大类放大乙乙(b)类放大类放大甲乙甲乙(ab)类放大类放大7 7甲类：甲类：q点设在放大区中点设在放大区中部，整个信号周期内部，整个信号周期内ic0甲乙类：管子在静态时微导甲乙类：管子在静态时微导通，信号半周期以上通，信号半周期以上ic0。乙类：乙类：q点设在截止区边点设在截止区边缘，信号半周期内缘，信号半周期内ic0。 最低，最低

5、， 50%。失真最小。失真最小。 最高，最高， 可接近可接近78.5%。失真最大。失真最大。 略低于乙类。略低于乙类。8 87.2 互补推挽功率放大电路互补推挽功率放大电路w 乙类互补推挽放大电路乙类互补推挽放大电路w 甲乙类互补推挽放大电路甲乙类互补推挽放大电路w 单电源互补推挽放大电路单电源互补推挽放大电路w 采用复合管的功率输出级采用复合管的功率输出级 乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构上采取措施。上采取措施。9 97.2.1 乙类互补推挽放大电路乙类互补推挽

6、放大电路1、电路结构、电路结构t1为为npn管，与负载管，与负载rl组成组成正向跟随正向跟随ui的射极输出器；的射极输出器；t2为为pnp管，与负载管，与负载rl组成组成反向跟随反向跟随ui的射极输出器；的射极输出器；10102、工作原理、工作原理 当当ui 处于正半周时，处于正半周时，t1导通，导通，t2截止，电流通截止，电流通ic1过负载过负载rl。 当当ui为负半周时，为负半周时，t2导通，导通， t1截止，电流截止，电流ic2通过负载通过负载rl。t1、 t2轮流导通，轮流导通，在负载在负载rl上上合成合成一个完整的不失真波形。一个完整的不失真波形。 利用两个特性对称的反型利用两个特性

7、对称的反型bjt互互相补足的特点，完成推挽放大功能，相补足的特点，完成推挽放大功能，故称双电源供电的互补对称推挽功故称双电源供电的互补对称推挽功率放大器。率放大器。1111设输入信号：设输入信号：ui=uimsint输出信号电压幅值：输出信号电压幅值： uom= ucem uim输出信号电流幅值：输出信号电流幅值： iom= icm12121）输出功率）输出功率poooiup ol2om21ru 管子尽限运用时，管子尽限运用时，cccesccmaxomvuvu ）（l2ccmaxo21rvp 2）直流电源供给的功率）直流电源供给的功率pv 互补推挽电路中，正、负电源在一周内轮流供电，互补推挽电

8、路中，正、负电源在一周内轮流供电，故电源提供的总功率为：故电源提供的总功率为：)d(sin2120vttruvplomcc lom2ruvcc 管子尽限运用时，管子尽限运用时，l2maxv2rvpcc 3、主要参数估算、主要参数估算13133）效率）效率vopp 管子尽限运用时，管子尽限运用时，4max lccoml2om221rvuru ccom4vu %5 .78 4）管耗）管耗ptt1、t2在信号一周内轮流导通，则在信号一周内轮流导通，则pt1=pt2。tovppp 422omomltuvurpcc t1t2pp 乙类工作时，乙类工作时，静态管耗为零静态管耗为零pt是是uom的二次函数。

9、可用的二次函数。可用pt对对uom求导的办法求出其求导的办法求出其最大值：最大值：022ddomlomt uvrupcc 1414ccccom64. 02vvu 当当时，时，pt取得最大值。取得最大值。l2ccl22ccmaxt2 . 02rvrvp maxomaxt4 . 0pp maxomaxt2maxt12 . 0ppp t1、t2在信号一周内轮流导通，则在信号一周内轮流导通，则 pt1 = pt2t1t2pp 15154）功率管参数的选择）功率管参数的选择u(br)ceo的选择的选择icm的选择的选择pcm的选择的选择t1导通导通t2截止时，截止时，t2所承受的最大所承受的最大反压为反

10、压为cc)max(omcc2)(vuv t1、t2的最大反压为的最大反压为ccceo)br(2vu maxocm2 . 0pp lomcmrui lcccm(max)rvi lcccmrvi 16167.2.2 甲乙类互补推挽放大电路甲乙类互补推挽放大电路1、交越失真、交越失真因因ib=0，形成死区形成死区电压电压交越失真交越失真17172、甲乙类互补推挽电路、甲乙类互补推挽电路 为消除交越失真，可给为消除交越失真，可给t1、t2一很小的偏置电一很小的偏置电压，使其在静态时处于压，使其在静态时处于状态。状态。二极管提供偏置二极管提供偏置ube倍增电路提供偏置倍增电路提供偏置18183 单电源互

11、补推挽放大电路单电源互补推挽放大电路otl电路电路 r1、r2提供合适的直流提供合适的直流偏置，并使偏置，并使2ccckvuu 当当ui0，t3导电，导电，c通过通过rl放电。放电。1919由于由于t2、t3的工作电压均为的工作电压均为0.5vcc，因而，因而po、pt、pv等等的计算，只须将乙类互补电的计算，只须将乙类互补电路指标计算中的路指标计算中的vcc代之以代之以0.5vcc即可。即可。可用一个电源可用一个电源vcc和一个电和一个电容容c代替双电源。代替双电源。 20204、带自举的、带自举的otl电路电路r3、c3为自举电路。为自举电路。静态时，静态时，c3充电至充电至k3c1cc3urivuc 3c1c