模拟电子线路 康华光版 第8章 功率放大电路

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模拟电子线路康华光版第8章功率放大电路

模拟电子线路

第八章

功率放大器

模拟电子线路康华光版第8章功率放大电路

第八章功率放大器8.18.28.38.48.5功率放大电路概述互补对称功率放大电路实际功放电路集成功率放大器变压器耦合式功放电路退出

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8.1功率放大电路概述功率放大器的作用：用作放大电路的输出级输出级，功率放大器的作用：用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。指针偏转等。例1:扩音系统：信号提取电压放大功率放大退出

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例2:温度控制：R1R1-R3:标准电阻标准电阻Ua:基准电压Rt:热敏电阻热敏电阻A:电压放大器：R2aR3b

Usc功++-Auo1放加热

uo

Rt温控室

元件

温度调理过程

TT

Rt

Ub

UO1退出

UO

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分析功放电路应注意的问题(1)功放电路中电流、电压要求都比较大，功放电路中电流、电压要求都比较大，必需注意电路参数不能超过晶体管的极限值:限值ICM、UCEM、PCM。IcICMPCM

UCEM

uce退出

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(2)电流、电压信号比较大，必需注意防止电流、电压信号比较大，波形失真。波形失真。(3)电源提供的能量尽可能转换给负载，减少电源提供的能量尽可能转换给负载，晶体管及线路上的损失。晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率(的效率(η)。

Pomaxη=100%PEPomax:负载上得到的交流信号功率。负载上得到的交流信号功率。电源提供的直流功率。PE:电源提供的直流功率。退出

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问题探讨:问题探讨

射极输出器输出电阻低，射极输出器输出电阻低，带负载能力强，能力强，可以用做功率放大器吗不适合，不适合，因为效率太低。ib

估算射极输出器的效率：icUSC(设RL=RE)设RE

USCRb

Q

USCuouiREuouo退出

uce

t

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为使输出信号的幅值尽可能大(要保证不失真，为使输出信号的幅值尽可能大要保证不失真),静要保证不失真态工作点()设置较高(靠近负载线的中部)。态工作点(Q)设置较高(靠近负载线的中部)。Ic交流负载线直流负载线QuCEUSCuo的取值范围静态工作点：静态工作点：UCEQ=0.5USC

USCRE

ICQ==

0.5USC0.5USC

RE

RL若忽略晶体管的饱和压降和截止区，压降和截止区，输出信号u信号o的峰值最大只能为：能为：Uommax=0.5USC退出

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1.直流电源输出的功率

iC=ICQ+ic

1TPE=∫USCiCdtT0

=ICQ+Icmsin(ωt+)21TUSCTUSCP=∫USCiCdt=E∫0iCdt=USCICQ=2RLT0T2.最大负载功率22Uommax0.5USC22U2Pmax===SCORL8RLRL3.最大效率

ηmax=

PmaxO

放大电路的输出没有失

真的工作方式称为甲类放大。放大电路的输出没有失真的工作方式称为甲类放大。甲类放大退出

PE

=25%

(RL=RE时)

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如何解决效率低的问题？如何解决效率低的问题？方法：降低点方法：降低Q点。缺点：但又会引起截止失真。缺点：但又会引起截止失真。既降低Q点又不会引起截止失真的方法：既降低点又不会引起截止失真的方法：采用点又不会引起截止失真的方法

推挽输出电路，或互补对称射极输推挽输出电路，出器。出器。

退出

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8.2互补对称功率放大电路互补对称：电路中采用两支晶体管，互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、、PNP各一支；两管特性一致。各一支；各一支两管特性一致。类型：类型：互补对称功放的类型

无输出变压器形式(OTL电路)电路)电路

无输出电容形式(OCL电路)电路)电路

OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess退出

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8.2.1无输出电容的互补对称功放电路为正弦波)一、工作原理(设ui为正弦波)工作原理(电路的结构特点：电路的结构特点：1.由NPN型、PNP型三极型型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。输出器对接而成。2.双电源供电。双电源供电。3.输入输出端不加隔直电容。T1+USC

ui

iLRLT2-USC

uo

退出

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静态分析：静态分析：ui=0V→T1、T2均不工作→uo=0V因此，不需要隔直电容。因此，不需要隔直电容。动态分析：动态分析：ui0Vui0VT1导通，T2截止ui导通，iL=ic1;T1截止，T2导通截止，iL=ic2T2iLRLuo+USCT1

ic1

ic2-USC

T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方称为乙类放大乙类放大。式，称为乙类放大。退出

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乙类放大的输入输出波形关系:乙类放大的输入输出波形关系uit死区电压uotuotuot交越失真uiT2-USC交越失真：交越失真：输入信号ui在过零前后，前后，输出信号出现的失真便为交越失真。为交越失真。退出

+USCT1

iLRL

uo

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乙类放大的特点：乙类放大的特点：(1)静态电流ICQ、IBQ等于零；等于零；(2)每管导通时间等于半个周期；(3)存在交越失真。存在交越失真。T1+USC

uiT2

iLRL-USC退出

uo

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二、最大输出功率及效率的计算假设ui为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时导通时均能饱和，输出达到最大值。输出达到最大值。若忽略晶体管的饱和压降，则负载(RL)上的电压降，则负载(上的电压和电流的最大幅值分别ui为：U=ULmmaxSC

+USCT1ULmaxiLRLT2

UL

ILmmax=

USC

负载上得到的最大功率为：负载上得到的最大功率为：

RL

Pomax

USCUSC1U==22RL2RL

2SC

-USC

退出

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电源提供的直流平均功率计算：电源提供的直流平均功率计算：每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:

Iav1Iav2

1=2π

USCUSC∫0RLsinωtd(ωt)=πRLUSCUSCic1=Iav1=πRLRLωt2USC2USC=πRLπRL退出

π

USC1=USC2=USC两个电源提供的总功率为：两个电源提供的总功率为：

PE=PE1+PE2=2USC

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Pomax

2USCUSC1USC==22RL2RL

PE=PE1+PE2=2USC效率为：效率为：

USC2U=πRLπRL

2SC

Pomaxη==PE

U2RL