丁类(D类)功率放大器资料

1、封面(fngmin)5.6 丁类（D类）功率(gngl)放大器返回共二十七页引言(ynyn)本页完引言(ynyn) 高频功率放大器的主要问题是如何尽可能地提高它的输出功率与效率。只要将效率稍许提高一点，就能在同样的耗散功率的条件下，大大提高输出功率，甲、乙、丙类放大器就是沿着不断减小电流通角c的途径，来不断提高放大器的效率。返回 但是，c减小是有一定限度的。因为c太小，效率虽然很高，但因Icm1下降太多，输出功率反而下降。要想维持Icm1不变，就必须加大激励电压（即输入电压），这又可能因激励电压过大而引起管子的击穿。共二十七页引言(ynyn)本页完引言(ynyn)返回 丁类、戊类等放大器就是采

2、用固定通角c为90，但尽量降低管子的耗散功率的办法，来提高功率放大器的效率。具体说，丁类放大器的晶体管工作于开关状态：导通时，管子进入饱和区，电压接近于零，器件内阻接近于零；截止时，电流为零，器件内阻接近于无穷大。这样集电极功耗大为减小，效率大大提高。理想情况下，丁类放大器的效率可达100%。共二十七页学习(xux)要点本 节 学 习 要 点 和 要 求5.6 丁类（D类）功率(gngl)放大器1、掌握丁类电压开关型功率放大器的工作原理2、学会计算丁类功率放大器有关参数返回共二十七页 一、电压(diny)开关型丁类功率放大器工作过程丁类（D类）功率(gngl)放大器继续本页完 两管与电源电压V

3、CC是串联的。激励源输入的是矩形波激励电压，通过变压器耦合令两只管轮流饱和导通和截止。两只晶体管相当于两只开关。i1CLRbRbAVCCi2iRL激励源+-+-+-共二十七页 一、电压开关(kigun)型丁类功率放大器工作过程 VA的波形(b xn)分析丁类（D类）功率放大器继续本页完 两管与电源电压VCC是串联的。激励源输入的是矩形波激励电压，通过变压器耦合令两只管轮流饱和导通和截止。两只晶体管相当于两只开关。i1CLRbRbAVCCi2iRL激励源-+-+-+ 因为丁类功率放大器的通角c=90，2c =180。即刚好半个周期，所以VA的波形如右下图所示。 OtVA/23/2-3/2-/2V

4、CC共二十七页 一、电压开关型丁类功率放大器工作(gngzu)过程 等效电路分析(fnx)丁类（D类）功率放大器继续本页完 OtVA/23/2-3/2-/2VCCCLRsRsVCCvo-+-+RLR电压开关型电路的输出等效电路i1CLRbRbAVCCi2iRL激励源共二十七页 一、电压开关型丁类功率(gngl)放大器工作过程 对VA进行(jnxng)傅立叶分析丁类（D类）功率放大器继续本页完 OtVA/23/2-3/2-/2VCC电压开关型电路的输出等效电路CLRsVCCvo-+-+RLRRL 利用傅立叶分析可得VA电压的基波分量的振幅Vom1为Vom1= VCC2IomVom1CLRsRsV

5、CCvo-+-+RLR共二十七页 一、电压开关(kigun)型丁类功率放大器工作过程 求VA产生(chnshng)的基波电流丁类（D类）功率放大器继续本页完 OtVA/23/2-3/2-/2VCC电压开关型电路的输出等效电路CLRsVCCvo-+-+RLRRL 利用傅立叶分析可得VA电压的基波分量的振幅Vom1为IomVom1= VCC2Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RL 谐振时，回路中产生的基波电流振幅Iom为Vom1共二十七页 一、电压开关型丁类功率放大器工作(gngzu)过程 推出输出功率vo的振幅(zhnf)和表达式丁类（D类）功率放大器继续本页完OtVA/23/2-3

6、/2-/2VCC电压开关型电路的输出等效电路CLRsVCCvo-+-+RLRRL 利用傅立叶分析可得VA电压的基波分量的振幅Vom1为IomVom1= VCC2 vo的振幅Vom为Vom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)vo= RLcost2VCC(Rs+RL)所以Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RL 谐振时，回路中产生的基波电流振幅Iom为Vom1共二十七页 一、电压(diny)开关型丁类功率放大器工作过程 分析(fnx)半波正弦电流的成因丁类（D类）功率放大器继续本页完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RL 谐振时回路中产生的基波电流振幅Iom为Vom=

7、Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2IomICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激励源T1T2共二十七页iCCCLRbRbAVCCi2iRL激励源T1T2 一、电压开关型丁类功率放大器工作(gngzu)过程 推出输出功率vo的振幅(zhnf)和表达式丁类（D类）功率放大器继续本页完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2Iom 电源提供的平均电流ICC为 谐振时回路中产生的基波电流振幅Iom为ICC共二十七页 一、电压(diny)开关型丁类功率放大器工作过程

8、 电源(dinyun)提供的平均电流ICC表达式继续本页完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2Iom 电源提供的平均电流ICC为ICC= 2(Rs+RL)2VCC 谐振时回路中产生的基波电流振幅Iom为丁类（D类）功率放大器ICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激励源T1T2共二十七页 一、电压开关(kigun)型丁类功率放大器工作过程 电源(dinyun)提供功率p=表达式丁类（D类）功率放大器继续本页完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(

9、Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2IomICC= 2(Rs+RL)2VCC 电源提供的功率P=为P=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CCICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激励源T1T2共二十七页 一、电压开关型丁类功率(gngl)放大器工作过程 输出功率po的表达式丁类（D类）功率(gngl)放大器继续本页完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2IomP=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CC 谐振时输出的Po为Po= = V2om2V2CCRL2RL2(Rs+RL)2

10、 集电极效率c为c=PoP=RLRs+RL=ICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激励源T1T2共二十七页 一、电压开关型丁类功率(gngl)放大器工作过程 集电极效率c的表达式 集电极耗散(ho sn)功率PC表达式丁类（D类）功率放大器继续本页完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL) 设集电极耗散功率为Pcc= P=-PcP=RLRs+RL=P=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CC 谐振时输出的Po为Po= = V2om2V2CCRL2RL2(Rs+RL) 集电极效率c为c=PoP=RLRs+RL=Pc=P= RsRs

11、+RL所以iCCCLRbRbAVCCi2iRL激励源T1T2共二十七页 一、电压开关(kigun)型丁类功率放大器工作过程 增加(zngji)c和减小PC的讨论丁类（D类）功率放大器Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)P=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CCPo= = V2om2V2CCRL2RL2(Rs+RL)c=PoP=RLRs+RL=Pc=P= RsRs+RL继续本页完 由集电极效率和集电极耗散功率表达式可以看出，晶体管饱和内阻RS越小（即饱和压降越小），则c越高，Pc越小。当RS0时， c 100%，Pc 0。iCC

12、CLRbRbAVCCi2iRL激励源T1T2共二十七页二、电压开关(kigun)型丁类功率放大器的计算 设计题目 二、电压开关型丁类功率(gngl)放大器的计算丁类（D类）功率放大器继续本页完 设计一个丁类电压开关型放大器(如右图所示)，已知条件为：工作频率100kHz；在RL=50的负载上有12V有效值的电压输出；回路的有载QL=14，无载Q0=100。CLRsVCCvo-+-+RLRRLIomVom1i1CLRbRbAVCCi2iRL激励源 设计本功率放大器，要计算出串联谐振回路的L和C，电源电压VCC，直流输入功率P=、交流输出功率Po、集电极耗散功率PC 、集电极效率c和电路总效率以及

13、输入激励功率Pd。共二十七页 求L和C 丁类（D类）功率(gngl)放大器继续(jx)本页完 设计一个丁类电压开关型放大器(如下图所示)，已知条件为：工作频率100kHz；在RL=50的负载上有12V有效值的电压输出；回路的有载QL=14，无载Q0=100。 解：首先计算L和C的值。 空载 Q0=L/R注意：R是L的电阻 有载 QL=L/(R+RL) 上两式中消去R可求得LL=Q0QLRL(Q0-QL)=H10014502100103(100-14)=1.29mH 由谐振频率公式可求出CC=12L(2100103)21.2910-3= 1=1963pFL=1.29mHC=1963pFCLVCC

14、vo-+-+RLRRLIomVom1共二十七页 求R 丁类（D类）功率(gngl)放大器继续(jx)本页完 设计一个丁类电压开关型放大器(如下图所示)，已知条件为：工作频率100kHz；在RL=50的负载上有12V有效值的电压输出；回路的有载QL=14，无载Q0=100。 解：首先计算L和C的值。 空载 Q0=L/R 有载 QL=L/(R+RL) 上两式中消去R可求得LL=Q0QLRL(Q0-QL)= 10014502100103(100-14)=1.29mHL=1.29mHC=1963pF 利用L值求线圈的电阻R R=L/Q0 R= 2100103 1.2910-3100 R=8.1 R=8

15、.1CLVCCvo-+-+RLRRLIomVom1共二十七页 求VCC 丁类（D类）功率(gngl)放大器继续(jx)本页完 设计一个丁类电压开关型放大器(如下图所示)，已知条件为：工作频率100kHz；在RL=50的负载上有12V有效值的电压输出；回路的有载QL=14，无载Q0=100。 接着求电源电压VCC。 输出电压振幅Vom输出电流的振幅IomVCC =31.1VL=1.29mHC=1963pFVomIom =A=340mARL1750Iom= 2VCC(R+RL) R=8.1根据得VCC= 2Iom(R+RL)VCC= 234010-3(8.1+50)2VCC =32VCLVCCvo

16、-+-+RLRRLIomVom1 在求电源电压VCC过程中忽略了三极管导通时的电阻Rs，实际应用时，VCC应适当提高，此处取VCC=32V 。 Vom=12V17V2共二十七页 求功率(gngl)关系R= Ro RQ 丁类（D类）功率(gngl)放大器继续本页完 设计一个丁类电压开关型放大器(如下图所示)，已知条件为：工作频率100kHz；在RL=50的负载上有12V有效值的电压输出；回路的有载QL=14，无载Q0=100。 最后求功率关系 电源供给的平均电流ICCL=1.29mHC=1963pFP=VCCICC R=8.1电源供给的功率P=LC回路R损耗的功率PQCLVCCvo-+-+RLR

17、RLIomVom1VCC =32VICC= 2(R+RL)2VCCICC= A108mA2(8.1+50)232=320.108W=3.46WP=3.46W交流输出功率Po(RL上的)172Po= =W= 2.89W2RLV2om250Po=2.89WPQ=(1/2)I2omRPQ= (1/2)(0.34)28.1=0.47WPQ=0.47W共二十七页 求集电极效率(xio l)c和电路效率 继续(jx)本页完 设计一个丁类电压开关型放大器(如下图所示)，已知条件为：工作频率100kHz；在RL=50的负载上有12V有效值的电压输出；回路的有载QL=14，无载Q0=100。 最后求功率关系L=

18、1.29mHC=1963pFP=3.46W R=8.1 2CLVCCvo-+-+RLRRLIomVom1VCC =32VP=3.46WPo=2.89WPo=2.89WPQ=0.47WPQ=0.47W 集电极损耗功率Pc为Pc=P=-Po-PQ=3.46-2.89-0.47=0.1WPc=0.1W 集电极效率c为c= = P= P=Po+PQ P=- Pc2.89+0.47= = 97.1%3.46 电路的总效率为= = = 83.5%P=Po2.893.46丁类（D类）功率放大器共二十七页 求集电极效率(xio l)c和电路效率 继续(jx)本页完1、电压开关型丁类功率放大器的工作过程2、电压开关型丁类功率放大器的计算三、小结i1CLRbRbAVCCi2iRL激励源CLVCCvo-+-+RLRRLIomVom1 计算出串联谐振回路的L和C，电源电压VCC，直流输入功率P=、交流输出功率Po、集电极耗散功率PC 、集电极效率c和电路总效率以及输入激励功率Pd。共二十七页 求集电极效率(xio l)c和电路效率 继续(jx)本页完无作业共二十七页再见(zijin)再见(zijin)共二十七页内容摘要封面。高频功率放大器的主要问题是如何