CH8功率放大电路

1、8 8 功率放大电路功率放大电路8.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路8.4 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路8.2 射极输出器射极输出器甲类放大的实例甲类放大的实例8.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题2. 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1. 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1. 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(1) 功率放大电路的主要特点功率放大电路的主要特点 功率放大电路是一种以

2、输出功率放大电路是一种以输出较大功率较大功率为目为目的的放大电路。因此，的的放大电路。因此，要求同时输出较大的要求同时输出较大的电压和电流电压和电流。管子工作在接近极限状态。管子工作在接近极限状态。 (2) 要解决的问题要解决的问题 提高效率提高效率 减小失真减小失真 管子的保护管子的保护 一般直接驱动负载，带载能力要强。一般直接驱动负载，带载能力要强。2. 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 降低静态功耗，即减小静态电流。降低静态功耗，即减小静态电流。乙类：乙类：不设静态工作点。不设静态工作点。IcQ为为0，负半周被截去，效率高负半周被截去，效率高78%甲类：甲类：

3、Q点设置在负载线中间，输点设置在负载线中间，输出不失真，但效率只有出不失真，但效率只有50%甲乙类：甲乙类：Q点下移，靠近截止区，点下移，靠近截止区，IcQ很小，负半周严重失真，效率很小，负半周严重失真，效率较高较高70%8.2 射极输出器射极输出器甲类放大的实例甲类放大的实例简化电路简化电路特点：特点： 电压增益近似为电压增益近似为1，无电压放大，无电压放大 电流增益很大，电流增益很大， 输出电阻小，带负载能力强。输出电阻小，带负载能力强。 但效率很低，小于但效率很低，小于501beIiiA8.3 乙类双电源互补对称乙类双电源互补对称功率放大电路功率放大电路8.3.2 分析计算分析计算8.3

4、.1 电路组成电路组成8.3.3 功率功率BJT的选择的选择8.3.1 电路组成电路组成 由一对由一对NPN、PNP特性相同的特性相同的互补三极管组成，采用正、负双互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为电源供电。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。互补功率放大电路。1. 电路组成电路组成2. 工作原理工作原理 两个三极管在信号正、两个三极管在信号正、负半周轮流导通，使负半周轮流导通，使负载得负载得到一个完整的波形。到一个完整的波形。1. 输出功率输出功率Po（有效值有效值）L2omLomomooo222=RVRVVIVP 8.3.2 分析计算分析计算忽略忽略VCES时时L2CC

5、omax2RVP 最大不失真输出功率最大不失真输出功率Pomax 2)(L2CESCComaxRVVP单个管子在半个周期内的管耗单个管子在半个周期内的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRvvVP 2. 管耗管耗PT两管管耗两管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV )d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 3. 电源供给的功率电源供给的功率PV ToV=PPPLomCC2RVV当当时，时， CComVV 2L2CCVmRVP 4. 效率效率 CComVo

6、4=VVPP 当当时，时， CComVV % 78.54 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因为因为8.3.3 功率功率BJT的选择的选择)4(12omomCCLT1VVVRP 0.2Pom L2CC2T1m1RVP 用求极值的方法，求最大管耗：用求极值的方法，求最大管耗：CCCComomCComTVVVVVVVRdVdP6.0/2020)2(1omCCL1故当则有最大管耗：有最大管耗：2. 功率功率BJT的选择的选择 每只每只BJT的最大管耗的最大管耗 PCM 0.2Pom 通过一个通过一个BJT的最大集电极电流的最大集电极电流 ICM Vcc/RL(3) BJT

7、的反相耐压的反相耐压 VCEO 2Vcc8.4 甲乙类互补对称功率甲乙类互补对称功率放大电路放大电路8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路乙类互补对称电路存在的问题乙类互补对称电路存在的问题交越失真交越失真1. 静态偏置静态偏置可克服交越失真可克服交越失真2. 动态工作情况动态工作情况二极管等效为恒压模型二极管等效为恒压模型设设T3已有合适已有合适的静态工作点的静态工作点交流相当交流相当于短路于短路D1,D2D1,D2一直导通，相当于交流短路一直导通，相

8、当于交流短路BE4221CE4VRRRV VBE4可认为是定值可认为是定值 R1、R2不变时，不变时，VCE4也也是定值，可看作是一个直流是定值，可看作是一个直流电源。电源。利用利用VBE进行偏置：进行偏置：8.4.2 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.静态时，偏置电路使静态时，偏置电路使VKVCVCC/2（电容（电容C充电达到充电达到稳态）。稳态）。2.当有信号当有信号vi时时负半周负半周T1导通，有电流通过负导通，有电流通过负载载RL，同时向，同时向C充电充电正半周正半周T2导通，则已充电的电导通，则已充电的电容容C通过负载通过负载RL放电。放电。只要满足只要满足RLC

9、T信信，电容，电容C就可充当原来的就可充当原来的VCC。3. 计算计算Po、PT、PV和和PTm的公的公式必须加以修正，以式必须加以修正，以VCC/2代替代替原来公式中的原来公式中的VCC。 例例1. 甲乙类双电源甲乙类双电源OCL功率放大电路如图所示；已功率放大电路如图所示；已知知T1、T2管的饱和压降管的饱和压降VCES=2V；1）当）当T3管的输出电压有效值管的输出电压有效值VO3=8V时；计算电路的时；计算电路的Po、PV、PT1 和效率和效率；2）其最大不失真输出功率）其最大不失真输出功率Pom？这时对应的？这时对应的vo3有效值是有效值是多少？多少？LoRVIVP2ooo=)4(1

10、2omomCCL1VVVRPT)4)28 (2820(812W5W888212TOVPPPW18528CComVo4=VVPP 2028444%解解 (1) 2)(L2CESCComaxRVVP（2） 82)220(2W25.20Lomaxo3RP=VVoV7 .12射极输出器射极输出器o3VVo例例2乙类乙类OCL功率放大电路如图所示。功率放大电路如图所示。（1） 电路在工作过程中会产生何种失真？如何消除？电路在工作过程中会产生何种失真？如何消除？输出端输出端A点的对地静态电压点的对地静态电压VA ？（2） 计算当计算当vi =5 Sint(V)时，输出功率时，输出功率PO 、管耗管耗PT和

11、和效率效率；（3）电路能输出的最大功率）电路能输出的最大功率POm是多少？最大管耗是多少？最大管耗PT1m是多少？（设是多少？（设VCES = 1V）解解 (1)交越失真交越失真提高提高T1、T2的静态工作的静态工作点，使之工作在甲乙类。点，使之工作在甲乙类。VA= IoRL =0Vend射极输出器射极输出器ioVV 所以，所以，Vom = 5 VLomRVP22o5252W5 .2)4(22omomCCLVVVRPT)45515(522W1.7CComVo4=VVPP %2.261554(2)(3) 2)(L2CESCComaxRVVP52) 115(2WW206.19OmmTPP2 . 0

12、1WW492.3例例8.3.1功放电路如图所示，设VCC=12V，RL=8，功率BJT的极限参数为ICM=2A，|V(BR)CEO|30V，PCM5W。试求：(1)求Pom，并检验功率BJT的安全工作情况WRVP98212212L2CCom解：0.2Pom 1.8W5WTmPAARVi25 . 1812LCCCMVVVvCC30242CEM功率功率BJTBJT能安全工作。能安全工作。(2)求0.6时的PO值L2omo2=RVPCComVo4=VVPP VVom2 . 9W3 . 5822 . 92习题习题8.3.2已知VCC12V，RL16，vi为正弦波。求（1）在BJT的饱和压降VCES可以

13、忽略不计的条件下，负载上可能得到的最大输出功率Pom；WRVPLCCom5 . 4)2/(2（2）每个管子允许的损耗PCM至少为多少？CComVV（3）每个管子的耐压|V(BR)CEO|应大于多少。WPPomCM9 . 02 . 0VVCC242|V|(BR)CEO习题习题8.3.3设vi为正弦波， RL8，要求最大输出功率Pom 9W 。试求在BJT的饱和压降VCES可以忽略不计的条件下，求(1)正、负电源VCC的最小值；VVWRVPCCLCCom129)2/(2(2)根据所求VCC的最小值，计算相应的ICM、 |V(BR)CEO| 的最小值；CComVVWPPomCM8 . 12 . 0VVCC242|V|(BR)CEOARVILCCCM12(3)输出功率最大时(Pom 9W )，电源供给的功率PV； ToV=PPP11.46W 2L2CCRV(4)每个管子允许的管耗PCM的最小值；(5)输出功率最大 (Pom 9W )时的输入电压有效值。VVVVCCoi49. 82习题习题8.3.4WRVPLoo25.122(2)在输入信号vi的幅值为VimVCC20V时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率。VVo10%96.54%100VoPP(1)在输入信号Vi10V(有效值)时电