北京航空航天大学《模拟电子技术基础》课件-第九章 功率放大电路

1、第9章 功率放大电路9.1 功率放大电路概述9.2 互补功率放大电路9.1 功率放大电路概述 一. 在多级放大电路的末级是功率放大级，对功率放大电路的基本要求是：(1) 输出功率尽可能大9.1.1 功率放大电路的特点最大基本不失真输出功率: Pom不产生截止失真和饱和失真最大基本不失真输出电压有效值基本不失真最大基本不失真输出电压峰值足够大的输入ui负载上获得的功率(2) 转换效率要高转换效率定义为:PomPV100%=最大基本不失真输出功率当时直流电源功率100%=(3) 非线性失真要小加入交流负反馈来减小非线性失真交流功率直流功率负载上的最大不失真交流电流有效值乘以负载上的最大不失真交流电

2、压有效值直流电源输出电流平均值及直流电压之积 二. 功放中晶体管工作在尽限运用状态：ICM、PCM、U(BR)CEOICM最大集电极电流U(BR)CEOc-e间能承受的最大管压降PCM集电极最大耗散功率瞬时集电极耗散功率要晶体管安全工作，需满足正峰值处一个周期内的平均值正峰值处图1.3.7 晶体管的极限参数三、分析方法：图解法。 功率放大电路的三种工作状态(1)晶体管甲类工作状态Q点基本被设在AC负载线的中点上一个T工作时, 在输入信号幅值不太大时,不产生截止或饱和失真当输入幅值过大时同时产生截止失真和饱和失真导通角360度第二章tuCEiCiCQ00UCESVcc(2)晶体管甲乙类工作状态I

3、CQ 略大于零一个T工作时, 容易产生截止失真导通角在180度和360度之间需要两个iCuCEiCQ00UCESVcct(3)晶体管乙类工作状态ICQ 等于零一个T工作时, 肯定产生截止失真导通角180度需要两个uCEiCiCQ00UCESVcct工作在甲类状态(但Q点不能放在AD负载线的中点上）一般先产生截止失真最大基本不失真集电极交流电流幅值为ICQ上能得到的最大交流功率为:扬声器RL很小，AC负载线很陡直流电源提供的直流功率约为：直流负载线：交流负载线：忽略iBuo0最大基本不失真输出电压幅值为Ucem共射放大电路(第二章)也有功率输出，但效率较低。单管变压器耦合功率放大电路直流负载线：

4、工作在甲类状态uiuoRbic交流负载线：如有阻抗匹配：则交流负载线与x轴交于2VCCQ点位于交流负载线中点忽略UCES同时产生截止失真和饱和失真当输入幅值过大时uo0无RC最大基本不失真集电极交流电流幅值为ICQ直流电源提供的直流功率约为：假设变压器耦合无损耗即上能得到的最大交流功率为:最大基本不失真交流输出电压幅值为Vcc上能得到的最大交流功率为:E红:先产生截止失真最大基本不失真集电极交流电流幅值为ICQ上能得到的最大交流功率为:直流电源提供的直流功率约为：假设变压器耦合无损耗uo0最大基本不失真交流输出电压幅值为UcemF绿:先产生饱和失真最大基本不失真集电极交流电流幅值为IDF上能得

5、到的最大交流功率为:直流电源提供的直流功率约为：假设变压器耦合无损耗最大基本不失真交流输出电压幅值为Ucem在阻抗匹配和变压器耦合无损耗的前提条件下，转换效率能达到50%甲类工作状态下的功放，其最大转换效率为50%通常采用互补(NPN,PNP)对称式功率放大电路，分为无输出电容(OCL)和有输出电容(OTL,无输出变压器)两种方式。 -VCCOCL电路T1,T2工作在乙类状态Q1,Q2为原点输入特性曲线Q1(Vcc,0),Q2(-Vcc,0)输出特性曲线-VCCT1的AC负载线T2的AC负载线OCL电路ui正半周时，T1通， T2止ui负半周时，T1止， T2通uo的正半周由T1提供,正电源工

6、作uo的负半周由T2提供,负电源工作忽略开启电压tui0.2 互补对称功率放大电路 9.2.1 无输出电容的互补对称功率放大电路(OCL电路)1. 电路组成ilVccVccRLic2ic1uiT1T2在ui正半周, T1导通, T2截止, T1的集电极电流ic1流过负载RL 在ui负半周, T1截止, T2导通, T2的集电极电流ic2流过负载RL T1、T2均为乙类工作状态,即ICQ1=ICQ2=0+-uoEB0iL=iltic1=iC10ic20ic10T1T2同时产生饱和失真(T1正半周T2负半周）当输入ui幅值过大时最大不失真输出电压幅值最大不失真集电极电流幅值o1o2o9.2.2L2

7、CES1ccomR)U(V21P-=OCL 电路的最大不失真输出功率及效率L2ccomccCES1R2VP,VV2UON调节R1或R2 ，使VE=0，UO=0注意若R、D1、D2中任意一个元件虚焊，则T1、T2管有较大的基极电流通过，从而导致T1、T2管有较大的集电极电流，以至于T1、T2管可能因功耗过大而烧坏。动态: ur、ud1、ud2很小，可忽略不计，所以ub1=ub2=ui。静态:调节R,使VB1略大于UONVB2略小于-UON甲乙类OCL求Pom, PV,选晶体管与乙类OCL一样T1、T2管为甲乙类工作状态图9.2.3 T1和T2管在ui作用下 输入特性中的图解分析两线间，T1，T2都导通图3.3.17 消交越失真的互补输出级UBE倍增电路消交越失真图3.3.18 采用复合管的准互补级输出T1,T3先饱和当T2,T4饱和时，产生Pom输出电容(OTL,无输出变压器)乙类OTL电路T1,T2工作在乙类状态C作电源用甲乙类OTL电路VCCRLuo D1D2B1T1T2R1REB2+uiR2+CL2CES1ccomR)U2/V(21P-=LCC2omccCES1RV81P,2VU则若LCC2LCES1CCCC0cm1CCcm1CCC1ccVR2VR)U2/V(VIV)t(tdsinI21Vi2