模拟电子技术基础PPT 第9章 功率放大电路概念及互补输出级的分析计算

1、模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）第二十七讲第二十七讲 功率放大电路功率放大电路一、概述二、互补输出级的分析计算模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）一、概述一、概述1. 功率放大电路研究的问题功率放大电路研究的问题 （1） 性能指标：输出功率和效率。性能指标：输出功率和效率。功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功输出基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率率 。若已知若已知Uom，则可得，则可得Pom。L2omomRUP特点特点1).1).要求输

2、出功率尽可能大，是大信号工作状态，应采用图解法要求输出功率尽可能大，是大信号工作状态，应采用图解法2).2).由于处于大信号工作状态，易产生非线性失真由于处于大信号工作状态，易产生非线性失真最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章） （2） 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。 （3） 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。 在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流

3、接近最大集电极电流，承受的最大管压降接近集电极电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电压，消耗反向击穿电压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。3).要考虑电路的功率转换效率，并使其尽可能的高要考虑电路的功率转换效率，并使其尽可能的高4).需要解决功放管的散热问题需要解决功放管的散热问题模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）2. 对功率放大电路的要求对功率放大电路的要求（1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态（2）乙类方式：晶体管仅在信号的

4、半个周期处于导通状态）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态（3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。大，即输出功率尽可能大。（2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为静态时功放管的集电极电流近似为0。3 3、晶体管的工作方式、晶体管的工作方式模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）（1 1）变压器耦合功率放

5、大电路）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路单管甲类电路 输入信号增大，输出功率如何变化？输入信号增大，输出功率如何变化？ 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？4. 功率放大电路的种类功率放大电路的种类适合做功放吗？适合做功放吗？模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）乙类推挽电路乙类推挽电路 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

6、“ 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。输入信号越大，电源提供的功率也越大。上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）（2）OTL电路电路 2CCEBIVUUu静态时，输入电压的正半周：输入电压的正半周： VCCT1CRL地地 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 “ ” C 放电。放电。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(CES

7、CComUVU因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路电路。模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）（3） OCL电路电路输入电压的正半周：输入电压的正半周： VCCT1RL地地输入电压的负半周：输入电压的负半周： 地地RL T2 VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。2CESCComUVU静态时，静态时，UEQ UBQ0。模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）（4）BTL电路电路 输入电压的正半周：输入电压的正半周：VCC T1 RL T4地地输入电压的负半

8、周：输入电压的负半周：VCC T2 RL T3地地22CESCComUVU是双端输入、双端输是双端输入、双端输出形式，输入信号、负出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。载电阻均无接地点。管子多，损耗大，使管子多，损耗大，使效率低。效率低。模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）几种电路的比较几种电路的比较 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。单电源供电，低频特性好；双端输入单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。双端输出。模拟电子

9、技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）复习复习. 交越失真交越失真消除失真的方法：消除失真的方法：设置合适的静态工作点。设置合适的静态工作点。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开启开启电压电压模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）复习、消除交越失真的互补输出级复习、消除交越失真的互补输出级n对偏置电路的要求：有合适的对偏置电路的要求：有合适的Q点，且动态电点，且动态电阻尽可能小，即动态信号的损失尽可能小。阻尽可能小，即动态信号的损失尽可能小。n如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通状态，那么当有信号输入时两只管子

10、中至少通状态，那么当有信号输入时两只管子中至少有一只导通，因而消除了交越失真。有一只导通，因而消除了交越失真。n二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效二极管导通时，对直流电源的作用可近似等效为一个为一个0.60.60.8V0.8V的直流电池，对交流信号的的直流电池，对交流信号的作用可等效为一个数值很小的动态电阻。作用可等效为一个数值很小的动态电阻。模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）复习、消除交越失真的互补输出级复习、消除交越失真的互补输出级D2D1B1B2UUU 静静态态：ob2b1iuuuu 动态：动态：模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）二、二、互补输出

11、级的分析估算互补输出级的分析估算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)VVIP效率效率VomPP1. 输出功率输出功率2CESCComUVUL2CESCCom2)(RUVPL2omomRUP在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，则，则模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）2. 效率效率LCESCCCCCC 0 LCESCCV)(2 ) d( sin1RUVVtVtRUVPL2CESCCom2)(RUVPCCCESCC4 VUV模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）3. 晶体管

12、的极限参数晶体管的极限参数CMLCCmaxCIRViCEO(BR)CCmaxCE2UVuttRUtUVP d sin) sin(21LOM 0 OMCCTPT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得CCCCOM 6 . 02VVU 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模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）L22CCTmax RVPomom2Tmax

13、L2CComCES2 . 0220PPPRVPU，则若因此，选择晶体管时，其极限参数因此，选择晶体管时，其极限参数L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22 . 02RVPPVuURViI将将UOM代入代入PT的表达式，可得的表达式，可得模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）讨论讨论：出现下列故障时，将产生什么现象出现下列故障时，将产生什么现象?1. R2短路；短路；2. R2断路；断路；3. D1短路；短路；4. D1断路；断路；5. T1集电极开路。集电极开路。T2、T5的极限参数：的极限参数：PCM1.5W，ICM600mA，UBR（CEO）40V。模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）已知二极管的导通电压UD0.7V，晶体管导通时的UBE0.7V，T2和T4管发射极静态电位UEQ0V。（1）T1、T3和T5管基极的静态电位各为多少？T1、T3和T5管基极的静态电位分别为 UB11.4VUB30.7V UB517.3V模拟电子技术基础（第九章）模拟电子技术基础（第九章）设R210k，R3100。若T1和T3管基极的静态电流可忽略不计，则T5管集电极静态电流为多少？静态时uI？V3 .17 mA66. 1B5I2B1CCCQ uuRUVI已知T2和T4管的饱和管压降UCE