第27讲功率放大电路-ppt课件

1、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一、概述一、概述1. 功率放大电路研讨的问题功率放大电路研讨的问题 1 性能目的：输出功率和效率。性能目的：输出功率和效率。 假设知假设知Uom，那么可得，那么可得Pom。L2omomRUP 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。 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，晶体管经过的最大集电极或射极电流接近在功放中，晶体管经过的最大

2、集电极或射极电流接近最大集电极电流，接受的最大管压降接近最大集电极电流，接受的最大管压降接近c-e反向击穿电反向击穿电压，耗费的最大功率接近集电极最大耗散功率，任务在压，耗费的最大功率接近集电极最大耗散功率，任务在尽限形状。尽限形状。2. 对功率放大电路的要求对功率放大电路的要求根据直流任务点的位置不同，放大器的任务形状可分为1A类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通形状2B类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通形状3AB类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通形状4C类方式：晶体管在信号的小半个周期处于导通形状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

3、失真输出电压最大，即输出功率尽能够大。大，即输出功率尽能够大。2效率尽能够高，因此电路损耗的直流功率尽能够小，效率尽能够高，因此电路损耗的直流功率尽能够小，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、晶体管的任务方式、晶体管的任务方式iCt0iCuBEQ(a)0放大器的任务形状A类(导通角为360);B类(导通角为180);C类(导通角180)iCt0iCuBEQ(b)20iCt0iCuBEQ(c)0 3、晶体管的任务方式A类任务时非线性失真虽小，但效率太低，无论有无信号时，电源供应功率不变，当无信号时，这些功率全部转化为无用的管耗。B类任务时非线性失真虽大(波形只

4、需半周)，但效率却很高，只需我们在电路构造上加以弥补，非线性失真是可以减小的，所以，在功率放大器中大多采用B类或接近B类的AB类任务形状。C类任务方式主要用于高频功率放大器中。1 1变压器耦合功率放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宜做功放吗？适宜做功放吗？LLRnR2n=N1/N2。

5、假设RL太小，那么要求RLRL，于是n1，变压器为降压变压器；反之，假设RL太大，那么要求RLRL，n1。知RL和最正确RL，即可确定变压比n的值，从而得到幅值较大的输出电压和输出电流得到较大的输出功率。ICQ由RB偏置电阻决议。假设变压器是理想的，那么直流任务点电压UCEQ=UCC，直流负载线为一垂直线，而交流负载线经过Q点，其斜率为(-1/RL)，输出电压的幅值近似可达UCC。 1 1变压器耦合功率放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变压器耦合的作用变压器耦合的作用电源提供的功率：电压为电源提供的功率：电压为VCC，平均电流为，平均电流为ICQ，故，故PV=VCCICQC

6、QCCCQCQCCVIVtdtIIVP20sin211 1变压器耦合功率放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功率、效率功率、效率PV是一个固定不变的值，与信号的有无或大小均无关。负载得到的最大交流功率假设变压器无损耗RL中电压、电流的最大幅值为VCC、ICQCQCCCQCCIVIVP2122om效率：效率： =50% =50%。当信号为零时，电源功率全部变。当信号为零时，电源功率全部变为管耗为管耗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。两虽然子交替任务，称为两虽然子交替任务，称为“ 推挽推挽

7、。设。设 为常量，那么负载为常量，那么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。2CESCComUVUiBBEu02OTL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，才干以为其对交流信号相当于短路。足够大，才干以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(CESCComUVU因变压器耦合功放笨重、本身损耗大，因变压器耦合功放笨重、本身损

8、耗大，频带窄。去掉变压器，构成频带窄。去掉变压器，构成OTLOTL电路。电路。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两虽然子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。两虽然子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。2CESCComUVU静态时，静态时，UEQ UBQ0。4BTL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、双端输出方式，输入信号、负出方式，输入信号、

9、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。单电源，无电容。单电源，无电容。几种电路的比较几种电路的比较 二、互补输出级的分析估算二、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在知在知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，那，那么么2. 效率效率LCESCCCCCC 0 LCESCCV)(2 ) d( sin1RUVVtVtRUVPL2

10、CESCCom2)(RUVPCCCESCC4 VUV3. 晶体管的极限参数晶体管的极限参数CEO(BR)CCmaxCE2UVuCMLCCmaxCIRVi2221 d sin) sin(21OMCCLOMLOM 0 OMCCTUVRUttRUtUVP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，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不因集电极电流最小，故管子损耗也不大。大。管子功耗与输出电压峰值的关系管子功耗与输出电压峰值的关系L22CCTmax RVPomom2TmaxL2CComCES2 . 0220PPPRVPU，则

11、若因此，选择晶体管时，因此，选择晶体管时，其极限参数其极限参数L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22 . 02RVPPVuURViI将将UOM代入代入PT的表达式，可得的表达式，可得PT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得CCCCOM 6 . 02VVU2221OMCCLOMTUVRUP1. 指出图中放大电路部分；指出图中放大电路部分；2. 阐明电路中能否引入了级间反响，是直流反响还是交流反响，假设为交流阐明电路中能否引入了级间反响，是直流反响还是交流反响，假设为交流负反响那么阐明其反响组态；负反响那么阐明其反响组态；3. 最大输出功率和效率的表达式；最大输出功率和效率的表达式；4. 阐明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；阐明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；5. 阐明阐明D1D3和和RW的作用，的作用，C1C4的作用；的作用；6. 阐明哪些元件构成过流维护电路及其原理。阐明哪些元件构成过流维护电路及其原理。讨