功率放大电路与电压放大电路的区别

1、5.1功率放大电路的一般问题5.2级互补对称放大器的构成原理5.3级互补对称功率放大电路、第5章功率放大电路、5.1功率放大电路的一般问题、1 .功率放大电路的定义、功率放大电路是以输出大功率为目的的放大电路。 一般来说，直接驱动负载，具有负载的能力很强。 2 .功率放大电路和电压放大电路的差异(1) .本质上相同的电压放大电路或电流放大电路：主要增强电压幅度或电流幅度。 功率放大电路：主要输出大的功率。 但是，所有放大电路都同时存在输出电压、电流、功率到负载，从能量控制的观点来看，放大电路实质上是能量转换电路。 因此，功率放大电路和电压放大电路没有本质差异。 称呼的不同，不过是被强调的力量的

2、不同。 5.1功率放大电路的一般问题，(2) .任务不同的电压放大电路：主要任务是获得负载没有失真的电压信号。 输出的功率不一定大。 功率放大电路：主要的工作是获得负载没有失真(或失真小)的输出功率。 在大信号状态下工作。 (3) .指标不同的电压放大电路：主要指标是电压增益、输入和输出阻抗。 功率放大电路：主要指标是功率、效率、非线性失真。 (4)研究方法不同的电压放大电路：图式，等效电路法功率放大电路：图式，3 .功率放大电路的特殊问题，(1)功率大，(2)效率高，(3)失真小，(4)散热好，为了得到大的功率输出，要求放大器管的电压和电流有足够的输出宽度，因此管效率是来自负载的有用信号功率

3、与来自电源的直流功率之比。 这表示电路将电源的直流能量转换为交流能量的能力，由于功率放大电路在大信号下工作，必然会产生非线性失真，输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。 在功率放大电路中，相当多的电力消耗施加在管道的集电接合上，接合使封装温度上升。 为了充分利用可允许的管的消耗并向管输出充分的电力，放大装置的散热已成为重要的问题。 5.1功率放大电路的一般问题，4 .放大电路的动作状态分类，(1)甲类放大器在输入正弦波信号的一个周期内，晶体管导通，晶体管中流过电流。 这种工作方式被称为甲类扩大。 被称为a级的扩大。 此时，在整个周期上，功率管的导电角=2。(2)b级放大(b级放大)在输入正弦波

4、信号的一个周期内，晶体管只导通半个周期。 称为乙类扩大。 如图2所示，此时的功率管的导电角=。 5.1功率放大电路的一般问题，4 .放大电路的动作状态分类，(3)AB级放大(ab级放大)在输入正弦信号的一个周期内，半个周期以上晶体管导通。 称为PS级扩大。 如图所示，此时功率管的导电角满足 2。 (4)专业级放大(c级放大)功率管的导电角小于半周期，即小于0 0，T2断开，T1负责放大任务，电流流过负载RL，(c )互补对称(OCL )电路：为了使在负载中获得的波形的正、负半周的大小相同因此，图1所示的电路通常被称为b级互补对称电路。 该电路由两个发射器输出器组成。 图中，T1和T2分别是NP

5、N型管和PNP型管，两管的基极和发射极相互连接，从基极输入信号，从发射极输出，RL是负载，是5.2乙级互补对称放大器的构成原理，2 .乙级互补对称放大器的图解分析。 (功率放大电路的分析任务是求出最大输出、效率和晶体管的工作参数等。 分析的关键是vo的变化范围。在分析方法中，由于BJT以较大的信号进行动作，因此一般采用图解法。 下图表示vi为正的半周期时T1的动作状况。 在图中，假设T1在vBE1=vi 0时开始导通，则T1的导通时间在一个周期内约为半个周期。 随着vi变大，若工作点沿负载线移动，则io=iC1变大，vo也变大，若工作点移动至图中的a点，则vCE1=VCES达到输出特性的饱和区

6、域，此时输出电压达到不最大失真的振幅Vomax。 另外，根据上述的图解解析，输出电压的振幅是Vom=IomRL=VCC - VCE1，其最大值是Vommax=VCC - VCES。 T2管的动作与T1相似，但是在信号的负半周通电。 两管的工作状况：为了容易分析两管的工作状况，把T2的特性曲线倒向T1的右下，在q点，即vCE=VCC上重叠，形成T1和T2的所谓合成曲线。 此时，负载线形成通过VCC点的斜线，其斜率为-1/RL。 很明显，io的最大变化范围是2Iom，vo的变化范围是2Vom=2IomRL=2(VCC-VCES )。 如果忽略管的饱和电压降VCES，则变为Vommax 2VCC。

7、根据以上分析，可以简单地求出作用于乙类的互补对称电路的输出功率、管消耗、直流电源供给的功率和效率。 5.2乙类互补对称放大器的构成原理，4 .乙类互补对称放大器的管费考虑到T1和T2在1个信号周期内各通电约180，通过两管的电流和两管两端的电压vCE分别在数值上相等(仅在时间上错开半个周期)。 因此，为了求出总管的消耗，只要求出单管的消耗就可以了。 假设输出电压vo=Vomsinwt，T1的管理费用是，5.2乙级互补对称放大器的配置原理、5 .乙级互补对称放大器的效率、效率是从负载获得的有用信号功率与由电源供给的直流功率之比。 为了计算效率，必须首先分析直流电源供给的电力PV。 这是因为在通过

8、负载获得的信号功率与在T1、T2上消耗的功率这两个部分，即，和输出电压的振幅为最大，即，Vom=VCC时，从电源供给的最大功率为，所以通常，效率是5.2乙类的互补对称放大器的结构原理6最大管费用在乙类基本的互补对称电路上工作，静态时，管费几乎不取电流，管费接近零，因此输入信号小时，输出功率小，管费也容易理解，但输入信号越大，输出功率也越大，管的消耗越大那么，最大管费发生在怎样的状况下呢？因为知道管损式、管损PT1是输出电压振幅Vom的函数，所以能够用求出极值的方法解。指令，0.6 VCC，此时的最大管费，因为5.2级互补的对称放大器的构成原理，6最大管费和最大输出功率的关系，为了容易选择放大器

9、管，总是将最大管费与放大器电路的最大输出功率耦合。 最大输出式：上式经常被用作选择管作为乙类的互补对称电路的根据，说明如果输出为10W，2个额定管消耗2W以上的管即可。 当然，在实际选择软管时，应该留有充分的安全馀地。 因为上面的计算是在理想的情况下进行的。 得到、每个管的最大管消耗量和最大输出功率的关系，为了加深印象，可以用Po、PT1、PV和Vom/VCC的关系曲线(图1所示)观察变化规律。 图中以Vom/VCC表示的参数为横轴，分别以相对值表示纵轴。 5.2乙类互补对称放大器的构成原理，7 .功率BJT的选择，和功率放大器电路中，为了输出大的信号功率，施加在管上的电压高，通过的电流大，功

10、率管损坏的可能性也大，所以功率管的参数选择不可忽视。考虑BJT的三个极限参数，即集电极最大允许功率损耗PCM、集电极最大允许电流ICM和集电极-发射极之间的逆耐压V(BR)CEO来进行选择。 从之前的知识点的分析可知，为了得到最大输出功率，使功率BJT安全地工作，BJT的参数需要满足以下条件： (1)每个BJT的最大管损失pt1max0.2pomax； (2)通过BJT的最大集电极电流为icmvoc/rl； (3)t2时-vCE2=VCES 0，此时vCE1具有最大值，与2VCC相等，因此请选择反向耐压| V(BR)CEO | 2VCC的管道。 实际选择气管时，请注意其极限参数有足够的馀量。

11、5.3ab级互补对称功率放大电路，1 .乙级互补对称功率放大电路的串扰，理想的是乙级互补对称电路的输出没有失真。 实际的乙类互补对称电路(图)因为没有直流偏置，所以只在输入信号vi比管的阈值电压(NPN硅管约0.6V，PNP锗管约0.2V )大的情况下，管导通。 当输入信号vi低于该值时，T1和T2都关断，ic1和ic2基本上为0，如图所示，在负载RL中没有电流流动，能够产生死区。 这种现象称为越境失真。5.3ab级互补对称功率放大电路、2.ab级双电源互补对称电路、2.1基本电路需要对电路设置偏置，使其在ab级状态下工作，以克服乙级互补对称电路中的串扰。 如图所示。图中： T3构成前置放大级

12、(注意，在图中未描绘T3的偏置电路)，向放大器级供给足够的偏置电流。 T1和T2构成互补的对称输出级。 静态时，D1、D2发生的电压降向T1、T2提供适当的偏置电压，使之成为微导通状态，在ab级工作。 这样即使vi小(D1和D2的交流电阻也小)，也能大致直线地放大。 上述偏置方法的缺点：偏压的调整不容易，改进方法可以采用VBE扩展电路。 如图2.2 VBE扩展电路VBE扩展电路图所示，图中，如果流过T4的极电流远小于流过R1、R2的电流，则从图中可以看出E4=VBE4(R1 R2)/R2的VBE4大致为一定值(硅管约为0.60.7V )，因此R1、R2 Vce4把T1、T2的偏置电压这一电路称

13、为VBE扩展电路，5.3ab级互补对称功率放大电路、3.ab级单电源互补对称电路、3.1电路结构、ab级单电源互补对称电路如图所示。T3构成前置放大级，T2和T1构成互补对称电路的输出级，3.2的工作原理在vi=0时，通过调节R1、R2，能够使IC3、VB2和VB1成为所需的大小，通过对T2和T1提供适当的偏置，k点电位vk=VC=VC 在vi0时，当信号的负半周T1导通，电流流过负载RL，同时充电到c的信号的正半周期T2导通时，被充电的电容器c在双电源的互补对称电路中作为电源-VCC工作，通过负载RL放电。 如果选择时间常数RLC充分大(远大于信号的最长周期)，则可以认为电容器c和一个电源V

14、CC可以置换原来的VCC和-VCC双方的电源的作用。 5.3ab级互补对称功率放大电路，3.ab级单电源互补对称电路，3.1电路结构，T3构成前置放大级，T2和T1构成互补对称电路输出级。 另外，在3.2工作原理vi=0时，若调节R1、R2，则IC3、VB2和VB1成为必要的大小，能够对T2和T1提供适当的偏置，从而成为k点电位VK=VC=VCC/2。 在vi0时，当信号的负半周T1导通，电流流过负载RL，同时充电到c的信号的正半周期T2导通时，被充电的电容器c在双电源的互补对称电路中作为电源-VCC工作，通过负载RL放电。 如果选择时间常数RLC充分大(远大于信号的最长周期)，则可以认为电容

15、器c和一个电源VCC可以置换原来的VCC和-VCC双方的电源的作用。、5.3ab级互补对称功率放大电路、3.ab级单电源互补对称电路、3.3分析计算：采用一个电源的互补对称电路，各管道的工作电压不是原来的VCC，而是VCC /2，即输出电压幅度Vom最大也只达到约VCC /2，因此先导出的Po， 修改的方法也很简单，只要将原始式的VCC替换为Vcc/2即可。4.1单电源互补对称电路的问题单电源互补对称电路解决了工作点的偏置和稳定问题。 4 .自举电路，但是输出电压振幅未达到Vom=VCC/2。 现在，(1)当理想状况vi为负的半周最大值时，iC3最小，vB1接近VCC，T1想在接近饱和状态的状

16、态下动作，即，vCE1=VCES，因此，k点电位vK=VCC -VCESVCC。 当vi是正的半周最大值时，T1关断，T2接近饱和导电，并且vK=VCES0。 因此，在负载RL的两端处所获得的交流输出电压幅度Vom=VCC/2。 (2)实际上，当vi成为负的半周期时，T1导通，因此iB1增加，通过Rc3的电压降和vBE1的存在，当k点电位接近VCC时，T1的基本电流被限制而不能增加，因此T1流过负载的电流也被限制，在RL的两端不能得到充分的电压变化量5.3ab级互补对称功率放大电路、4.2自举电路、(1)电路解决上述矛盾的方法，可以使图1的d点的电位上升，切断VVDVCC，例如图中的d点和VC

17、C的布线，从别的电源供给VD，就可以解决问题。 通过在电路中导入由R3、C3等元件构成的所谓的自举电路，可以如图所示。(2)的工作原理是，图中vi=0时，vD=VD=VCC-Ic3 R3，vK=VK=VCC/2，因此电容器T1的两端电压被充电到VC3=VCC/2 - Ic3 R3。 在时间常数R3C3足够大的情况下，vC3 (电容器C3的两端电压)与vi无关地大致成为一定(vC3VC3 )。 已经明确的是，在vi这样为负的情况下，T1导通，vK从VCC/2向修正方向变化，若考虑vD=vC3 vK=VC3 vK，则随着k点电位变高，d点电位vD也自动变高。 因此，即使输出电压幅度变高，也存在足以使T1充分地电导通的电流iB1。 这个动作方式称为自举，意味着电路本身提高了vD。 本章总结，功率放大电路在大信号下工作，通常用图形分析。 研究的重点是如何在允许的失真中尽可能提高输出功率和效率。 与a类功率放大电路相比，