功率放大电路 ppt课件

1、 第四章第四章功率放大电路功率放大电路 功功 率率 放放 大大 电电 路路 内容提要内容提要1 1、功率放大电路的主要特点、功率放大电路的主要特点2 2、互补对称式功率放大电路、互补对称式功率放大电路3 3、实践的功率放大电路、实践的功率放大电路4 4、集胜利率放大器、集胜利率放大器 功功 率率 放放 大大 电电 路路4.14.1功率放大电路的主要特点功率放大电路的主要特点功率放大电路以获得最大输出功率放大电路以获得最大输出功率为目的，即不仅要求足够大的功率为目的，即不仅要求足够大的电压变化量，而且还要求足够大的电压变化量，而且还要求足够大的电流变化量，它能高效地把直流电电流变化量，它能高效地

2、把直流电能转化为按输入信号变化的交流电能转化为按输入信号变化的交流电能，即可以向负载提供足够输出功能，即可以向负载提供足够输出功率的电路称为功率放大器，简称功率的电路称为功率放大器，简称功放放 功功 率率 放放 大大 电电 路路一、功率放大电路具有四个方面的特点和一、功率放大电路具有四个方面的特点和要求：要求： 1 1、输出功率尽能够要高、输出功率尽能够要高 2 2、效率要高、效率要高设放大器的输出功率为设放大器的输出功率为PoPo，电源耗费，电源耗费的功率为的功率为PV,PV,那么功放电路的效率为：那么功放电路的效率为： cmcemcmcemom2122IUIUP VOPP 功功 率率 放放

3、 大大 电电 路路3 3、非线性失真要小、非线性失真要小4 4、要思索功率管的散热和维护问题、要思索功率管的散热和维护问题5 5、在分析方法上，通常采用图解法、在分析方法上，通常采用图解法6 6、功放中晶体管常任务在极限形状、功放中晶体管常任务在极限形状 功功 率率 放放 大大 电电 路路二、功率放大电路提高效率的主要途径二、功率放大电路提高效率的主要途径放大电路的四种任务形状：放大电路的四种任务形状：. .甲类：甲类：T T管在信号管在信号UiUi整个周期内都导通。整个周期内都导通。ICQICQ较较大，管耗大大，管耗大. .乙类：乙类：T T管在信号为半周时间导通管在信号为半周时间导通甲类3

4、60导电TtD2导通角 功功 率率 放放 大大 电电 路路 .甲乙类：T管在信号在小于一周期大于半周期导通、管耗低、提高 .丙类：T管在信号半周时间导通 甲乙类180360导电 功功 率率 放放 大大 电电 路路4.24.2互补对称式功率放大电路互补对称式功率放大电路.1OTL OTL 互补对称电路互补对称电路2CCV一、一、OTL OTL 乙类互补对乙类互补对称电路称电路 由两只性能匹配由两只性能匹配的功率三极管共用一的功率三极管共用一个射极负载的共集电个射极负载的共集电极电路极电路( (射极输出器射极输出器) )组成组成 功功 率率 放放 大大 电电 路路任务过程：在输入信

5、号任务过程：在输入信号的正半周，的正半周，VT1 VT1 导通，导通，iC1 iC1 流过负载；流过负载；负半周，负半周，VT2VT2导通，导通，iC2 iC2 流过负载。流过负载。在信号的整个周期都有电流流过负载，负载上 iL 和 uO 根本上是正弦波。交越失真电容器电容器C C选择：选择：LL21fRC 功功 率率 放放 大大 电电 路路二、二、OTL OTL 乙类互补电路图解分析乙类互补电路图解分析假设假设VT1VT1、VT2VT2的特性曲线对称：的特性曲线对称：Icm1 = Icm2 Icm1 = Icm2 IcmIcm，Ucem1 = Ucem2 = UcemUcem1 = Ucem

6、2 = Ucem， 那么：那么：CESCCcem2UVU 功功 率率 放放 大大 电电 路路L2cmCC0cmCCV2)(dsin12CCRVIVttIVPww%5 .784=EoPP 功功 率率 放放 大大 电电 路路二、二、OTL OTL 甲乙类互补甲乙类互补 对称电路对称电路为处理交越失真，可为处理交越失真，可给三极管稍稍加一点给三极管稍稍加一点偏置，使之任务在甲偏置，使之任务在甲乙类乙类, ,此时的甲乙类互此时的甲乙类互补对称功率放大电路补对称功率放大电路如下图。如下图。OTL甲乙类互补对称输出级 功功 率率 放放 大大 电电 路路上 图 中 R 、VD1、VD2 为两管提供一小的静态

7、偏置电压，使得在输入信号等于零时，管子微导通，以抑制交越失真。OTL甲乙类互补电路波形图tuIOtiC1OtiC2OtuOO 功功 率率 放放 大大 电电 路路.2OCL OCL 互补对称电路互补对称电路OCL 互补对称电路Ucem = VCC - UCESL2CCL2CESCCLcem2om22)(21RVRUVRUPL2cmCC0cmCCVCC22)(dsin1RVIVttIVP ww%5 .784Vom PP 功功 率率 放放 大大 电电 路路OCLOCL电路中晶体管的选择电路中晶体管的选择 一、一、 最大管压降最大管压降UCEmax=2VCC二、集电极最大电流二、集电极

8、最大电流思索留有一定的余量思索留有一定的余量, ,那么那么LCESCCECRUVII1maxmaxLCCmaxCRVI 功功 率率 放放 大大 电电 路路三、集电极最大功耗三、集电极最大功耗管压降和集电极电流的瞬时值为管压降和集电极电流的瞬时值为 当 UOM0.6VCC时，PT=PTmax。将UOM代入PT的表达式，可得令 ，可以求得41sinsin21sinsin20OMOMCCLLOMOMCCTLOMCOMCCCEUUVRtRUtUVPtRUitUVuwwww0OMTdUdPCCCCOMVVU6 . 02 功功 率率 放放 大大 电电 路路；当UCES=0时，可得所以，应选择晶体管的极限参

9、数为所以，应选择晶体管的极限参数为 L22CCmaxTRVPomom2maxTP2 . 0P2PomCMLCCCMCCCEOP2.0PRVIV2UBR 功功 率率 放放 大大 电电 路路. .功放管散热问题功放管散热问题 由于功率放大器的任务电压、电流都很大，由于功率放大器的任务电压、电流都很大，管耗大，使管子本身升温发热。当管子温度升高管耗大，使管子本身升温发热。当管子温度升高到一定程度锗管普通为到一定程度锗管普通为 75 90 75 90 ，硅管，硅管为为 150 150 后，就会损坏晶体构造。因此，应后，就会损坏晶体构造。因此，应采取散热措施，通常是给功放管加装由铜、铝等采取散热措施，通

10、常是给功放管加装由铜、铝等导热性能良好的金属资料制成的散热片子板，导热性能良好的金属资料制成的散热片子板，加装了散热片的功放管可充分发扬管子的潜力，加装了散热片的功放管可充分发扬管子的潜力，添加输出功率而不损坏管子。添加输出功率而不损坏管子。 功功 率率 放放 大大 电电 路路例例: : OTL OTL互补对称功放如互补对称功放如以下图所示，设电容以下图所示，设电容 C C足够大，足够大， 三极管的饱三极管的饱和电压降和电压降VCES=1V,VCES=1V,问：问：T1T2D1D2R1R2RWRLC+15VUoI DUiA(1)(1)按功放分类电路中按功放分类电路中T1, T1, T2,T2,

11、的任务方式为哪种；的任务方式为哪种；(2)(2)电阻电阻R1R1和和D1D1、D2D2的作用；的作用；(3)(3)电位器电位器RWRW的作用；的作用；(4)(4)试求负载试求负载RLRL上得到的最上得到的最大不失真输出功率大不失真输出功率PomaxPomax。 功功 率率 放放 大大 电电 路路解：解： (1)(1)功率放大器分类通常以输入信号的一个周期功率放大器分类通常以输入信号的一个周期中，三极管的导通形状，即导通角中，三极管的导通形状，即导通角的大小的大小划分：划分： =2=2 甲甲 类类 = = 乙乙 类类 22 甲乙类甲乙类 丙丙 类类 电路中，电路中，T1T1、 T2T2、的导通角

12、、的导通角 22，故故 为甲乙类方式。为甲乙类方式。 功功 率率 放放 大大 电电 路路 (2)为T1、T2管提供静态偏置电压，动态情况下可消除 Ui幅度较小时由于三极管的死区而引起的交越失真。 (3)调理电位器使三极管T1、T2基极B1、B2间有一适宜的电流D和压降VB1B2,压降VB1B2确保T1、T2 管在静态时处于导通形状。另外调整Rw可使电容C两端的电压为0.5 VCC。 功功 率率 放放 大大 电电 路路(4)(4)最大不失真输出功率最大不失真输出功率LCESCCRVVP2max0)221(W64. 2 功功 率率 放放 大大 电电 路路例例: : 某某OCLOCL互补对称电路互补

13、对称电路如以下图所示，知三如以下图所示，知三极管极管T1 T1 、T2T2的饱和压的饱和压降为降为VCES VCES =1V,VCC=18V,=1V,VCC=18V,RL= 8RL= 8. .iU2RT2DD21R1WRT1RLUoVccAVcc(1)(1)计算电路的最大不失真输出计算电路的最大不失真输出功率功率PomaxPomax；(2)(2)计算电路的效率；计算电路的效率；(3)(3)求每个三极管的最大管耗求每个三极管的最大管耗PTPT；(4)(4)为保证电路正常任务，所选为保证电路正常任务，所选三极管三极管U(BR)CEOU(BR)CEO和和CMCM应为多大；应为多大； 功功 率率 放放

14、 大大 电电 路路 解：LCESCCRVVP2max0)2() 1 (W1 .18WRVPLCCV8 .252)2(2%2 .70max0VPP 功功 率率 放放 大大 电电 路路 4.1W (4)当一个管子处于饱和形状，另一个管子c、 e间接受的电压接近2VCC所以，ARVLCCCM25. 2818RVPLCCT)3(22VVUCCCEOBR362)( 功功 率率 放放 大大 电电 路路4.34.3实践的功率放大电路实践的功率放大电路.1OTL OTL 音频功率放大电路音频功率放大电路 功功 率率 放放 大大 电电 路路分析该电路的组成，并估算其主要的技术目的 一、该电路由三

15、级构成：前置放大级：VT1组成的静态任务点稳定电路中间级：VT2组成的单管共射放大电路功率输出级：VT3、VT4组成的OTL互补对称电路 功功 率率 放放 大大 电电 路路二、1、闭环电压放大倍数1011 . 01 . 01014144iof RRRFUUAu2、最大输出功率Lom2om2RUP V 4.5V)5 . 01212(2R11CESCCom UUVU W63. 0W)165 . 421(22Lom2om * * RUP 功功 率率 放放 大大 电电 路路.2OTL OTL 高保真功率放大电路高保真功率放大电路 功功 率率 放放 大大 电电 路路高保真 OTL 功率放

16、大电路分析该电路的组成，并估算其主要的技术目的一、该电路由三级构成：差动放大输入级：VT1、VT2、VT3组成的恒流源式放大电路中间级：VT4、VT5组成的共射放大电路功率输出级：VT6、VT7、VT8、VT9组成的OTL准互补对称放大电路 功功 率率 放放 大大 电电 路路二、二、1. 闭环电压放大倍数闭环电压放大倍数5 .3662. 062. 022b2Fb2iof RRRUUAu2. 最大输出功率Lom2om2RUP V7 . 91V)18 . 027 . 0124(Re9BE9BE7Re4EC4CCom UUUUUVU W3 .24W)87 .1921(22Lom2om * * RUP

17、 功功 率率 放放 大大 电电 路路4.44.4集胜利率放大器集胜利率放大器一、集胜利放 5G31 功功 率率 放放 大大 电电 路路集胜利放 5G31 的电路原理图该电路内部的组成：三个电压放大级和一个功率放大输出级.输入级：VT1、VT2组成单端输入、双端输出的长尾失差动放大电路.第二级：VT4组成的单管放大电路.第三级：VT5组成的单管共射放大电路.功率输出级：OTL甲乙类互补对称放大电路VT6-VT13组成，VT9和VT10组成NPN型复合管；VT11、VT12和VT13组成PNP型复合管；VT6、VT7、VT8接成二极管，使电路任务在甲乙类形状 功功 率率 放放 大大 电电 路路1.

18、 闭环电压放大倍数11110110810iof RRRUUAu2. 最大输出功率 W1W82)22/12(2)2/(2L2CESCCom RUVP 功功 率率 放放 大大 电电 路路二、集胜利率放大器 ITT2301AFITT2301AF集胜利率放大器是美国CaAsTEK公司的产品,该放大器运用该公司的自调整 MSAG-lite工艺。采用单电源供电,具有100%的占空比、其任务频率范围为23002600MHz，适用在2.4GHzISM、无绳、无绳公用交换机和有线 /无线局域网RLL/WLL等系统中运用 功功 率率 放放 大大 电电 路路 以下图是一个实践的微波功率放大电路,图中,T1到T7均选用50的接地共面波导,C1-C7均为多层瓷介电容器, L1