第5章功率放大电路

1、5.1 5.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题5.2 5.2 乙类双电源互补对称功率放大器乙类双电源互补对称功率放大器5.3 5.3 甲乙类互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器5。1功率放大电路的一般问题一、一、功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象 二、二、功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路功率放大电路：要求获得一定的不失真的输出功率要求获得一定的不失真的输出功率。电压放大电路：电压放大电路：要求负载得到不失真的电压信号要求负载得到不失真的电压信号。通常在大信号下工作，一般采用通常在大信号下工作，一般采用图解

2、法图解法进行分析。进行分析。讨论的问题是：讨论的问题是： 要求输出功率尽可能大。要求输出功率尽可能大。 效率要高。效率要高。 非线性失真要小。非线性失真要小。 功率管的散热问题功率管的散热问题功率大功率大VoVo、IoIo大大发热发热讨论的主要指标：电压增益（讨论的主要指标：电压增益（v v），输入、输出电阻，输入、输出电阻（R Ri i ,R,Ro o ）输出功率不一定大。输出功率不一定大。分析方法：小信号模型分析法分析方法：小信号模型分析法一、一、 功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象比较比较在一周期内在一周期内i ic c 0 0，最大效率最大效率5050v

3、vC EC EQ Qi ic cI ICQCQtt I ICQCQi ic cI IC Q C Q I IC MC MI IC MC M工作点下移工作点下移二、二、 功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径O OO O在一周期内有半个周期以上在一周期内有半个周期以上i ic c 0 0I ICQCQi ic ctt v vCECEQ Qi ic cI ICQCQI ICMCMI ICQ CQ I ICMCM工作点下移工作点下移O OO O在一周期内只有半个周期在一周期内只有半个周期i ic c 0 0，最大效率最大效率78.578.5I ICQCQi ic ctt I IC

4、MCMQ Qi ic cv vCECEI ICQCQ=0=0虽然提高了效率，但出现了严重的波形失真，需要改进电路既不失真，又要高效率O OO O5.2.1 5.2.1 电路组成电路组成5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路5.2.2 5.2.2 分析计算分析计算5.2.3 BJT5.2.3 BJT的选择的选择vi= 0 时，为静态时，为静态vi正半周时正半周时，T1导通导通,T2截止截止5.2.1 5.2.1 电路组成电路组成 vi负半周时，负半周时，T2导通，导通，T1截止截止vitovoto5.2.2 分析计算分析计算（1）输出功率 Po（为有效值）L2CCL2CESCCL2CESCCom

5、ax22)()2(=RVRVVRVVP L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP 当管子饱和导通时，当管子饱和导通时，Vom= Vcc - VCES Vcc最大输出功率最大输出功率 PomaxL2omLomomo222=RVRVVooIVP=（2）管耗）管耗PT单个管子在一个周期内的平均管耗单个管子在一个周期内的平均管耗)d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR 两管管耗两管管耗 T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 管压降输出电压流过管子的电流) ( d )(21=0LooCCT1t

6、RvvVP )d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV 管耗输出功率ToV=PPP（3）电源供给的功率）电源供给的功率 PVLomCC2RVV时时， CComVV 2L2CCVmRVP （4）效率）效率 CComVo4=VVPP 时时， CComVV % 78.54 )4(2212omCC2omLLomVVVRRV523功率BJT的选择1.1.最大管耗和最大输出功率的关系最大管耗和最大输出功率的关系管耗P PT1T1是输出电压幅值V Vomom的函数（用求极值的方法求解）omdVdP /T1)2(1omCCLVVR令02omCCVV0/T1omdVdP，则故CCCComVVV6

7、.0/2具有最大管耗则每管最大管耗和电路的最大输出功率具有如下的关系：则每管最大管耗和电路的最大输出功率具有如下的关系：P PT1mT1m0.2Pom0.2Pom2020PomPom523功率BJT的选择要得到最大输出功率，BJT的参数必须满足下列条件：每只BJT的最大允许管耗必须大于最大允许管耗必须大于P PT1mT1m0 02Pom2Pom； 考虑到当T2导通时，VCES20,此时VCE1具有最大值，且等于2VCC。因此，应选用V（BR）CEO2VCC的管子； 通过 BJTBJT 的最大集电极电流为最大集电极电流为 VCC/RL，所选 BJT BJT 的 I ICM CM 一般不宜低于此值

8、。例5212.2.功率功率BJTBJT的选择的选择一一. .问题的提出问题的提出二二. .克服交越失真的措施克服交越失真的措施iLvi-VCCT1T2vo+VCCRL一一。问题的提出问题的提出vi vo死区电压死区电压交越失真交越失真二、克服交越失真的措施二、克服交越失真的措施5.3.1 5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路5.3.2 5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路1. 利用二极管进行偏置利用二极管进行偏置的双电源互补对称电路的双电源互补对称电路T T3 3组成前置放大级，组成前置放大级，T T1 1.T.T2 2组成互补输出级组成互补输出

9、级静态时，在静态时，在D D1 1、 D D2 2上产生的压上产生的压降为降为T T1 1、T T2 2提供了一个适当的偏提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态。压，使之处于微导通状态。有信号时，工作在甲乙类，有信号时，工作在甲乙类，基本实现线性放大基本实现线性放大缺点：电位难调缺点：电位难调Re3Rc3+VCC-VCCVOviRLT1T2T3D1D2 只要适当调节只要适当调节R1、 R2的比值，的比值，就可改变就可改变T T1 1 、 T T2 2的偏压值的偏压值2。利用利用uBE扩大电路进行偏置的双电源互补对称电路扩大电路进行偏置的双电源互补对称电路Re3Rc3+VCC-VCCVOviR

10、LT1T2T3R1R2T4流入流入T T4 4的基极电流远小于的基极电流远小于流过流过R R1 1、R R2 2的电流的电流UCE4=UBE4（R1+R2）/R2ic1ic221244RRRCEUBEU 采用一个电源采用一个电源的的 互补对称偏置电路互补对称偏置电路T T3 3组成前置放大级，组成前置放大级，T T1 1.T.T2 2组成互补输出级组成互补输出级静态时调节静态时调节R R1 1和和R R2 2 ，为，为T T1 1、T T2 2提供了一个适当的偏压提供了一个适当的偏压VK = VC = VCC / 2信号负半周时，信号负半周时，T1导通，导通，C充电充电信号正半周时，信号正半周

11、时，T2导通，导通，C放电。放电。RcRe+VccVORLT1T2T3D1D2C1+b3R2R1b2b1CeC+KDVi 功放电路如图所示，设V VCCCC=12V=12V，R RL L=8=8，BJT的极限参数为I ICMCM=2A=2A， V V（BRBR）CEOCEO =30V=30V，P PCMCM=5W=5W。试求：最大最大输出功率输出功率Pom值，并检验所给值，并检验所给BJT是否能安全工作？是否能安全工作？放大电放大电路在路在= 0.6 时的输出功率时的输出功率Po值。值。解：求PomPom，并检验BJT的安全工作情况L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=R

12、VRVVRVVPPom =（12V）2 / 2 8 = 9W通过BJT的最大集电极电流最大集电极电流最大管耗最大管耗BJTc、e极间的最大压降最大压降iCm= Vcc / RL = 12V / 8 = 1。5AvCEm = 2VCC = 24VPT1m 0。2Pom = 0。2 9W = 1。8W所求iCm 、 vCEm 和 PT1m ，均分别小于极限参数I ICM CM 、 V V（BRBR）CEOCEO 和 P PCM CM ，故BJT能安全工作。 例521求= 0。6时的 Po Po 值CComVo4=VVPP 由可求出Vom = 4Vcc / = 0。6 4 12V / = 9。2V= 9。22 / 8 / 2 = 5。3VL2omooo2=RVIVP故可得到例521图 基本互补对称电路单电源基本互