《模擬電子技術(shù)》場(chǎng)效應(yīng)管放大器與功率電子電路ppt課件

1、第三章第三章 場(chǎng)效應(yīng)管放大器場(chǎng)效應(yīng)管放大器第三章第三章 場(chǎng)效應(yīng)管放大器場(chǎng)效應(yīng)管放大器絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 3.2 3.2 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路效應(yīng)管放大器的靜態(tài)偏置效應(yīng)管放大器的靜態(tài)偏置效應(yīng)管放大器的交流小信號(hào)模型效應(yīng)管放大器的交流小信號(hào)模型效應(yīng)管放大電路效應(yīng)管放大電路3.1 3.1 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管4.1 概概 述述4.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 4.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路*4.4 集勝利率放大器集勝利率放大器u 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路u 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路

2、甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路 3.1 場(chǎng)效應(yīng)管 BJT是一種電流控制元件是一種電流控制元件(iB iC)，任務(wù)時(shí)，多數(shù)載，任務(wù)時(shí)，多數(shù)載流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)轉(zhuǎn)，所以被稱為雙極型器件。流子和少數(shù)載流子都參與運(yùn)轉(zhuǎn)，所以被稱為雙極型器件。 場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管Field Effect Transistor簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱FET是一種是一種電壓控制器件電壓控制器件(uGS iD) ，任務(wù)時(shí)，只需一種載流子參，任務(wù)時(shí)，只需一種載流子參與導(dǎo)電，因此它是單極型器件。與導(dǎo)電，因此它是單極型器件。 FET因其制造工藝簡(jiǎn)單，功耗小，溫度特性好，輸入因其制造工藝簡(jiǎn)單，功耗小，溫度特性好，輸入電阻極高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛運(yùn)用。電阻

3、極高等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛運(yùn)用。FET分類：分類： 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管加強(qiáng)型加強(qiáng)型耗盡型耗盡型N溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道N溝道溝道P溝道溝道一. 絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管 絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管 ( Metal Oxide Semiconductor FET)，簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱MOSFET。分為：。分為： 加強(qiáng)型加強(qiáng)型 N溝道、溝道、P溝道溝道 耗盡型耗盡型 N溝道、溝道、P溝道溝道 1.N溝道加強(qiáng)型溝道加強(qiáng)型MOS管管 1構(gòu)造構(gòu)造 4個(gè)電極：漏極個(gè)電極：漏極D，源極源極S，柵極，柵極G和和 襯底襯底B。-gsdb符號(hào)：符號(hào)：-N+NP襯底sgdb源極柵極漏

4、極襯底 當(dāng)uGS0V時(shí)縱向電場(chǎng)將接近柵極下方的空穴向下排斥耗盡層。2 2任務(wù)原理任務(wù)原理 當(dāng)uGS=0V時(shí)，漏源之間相當(dāng)兩個(gè)背靠背的 二極管，在d、s之間加上電壓也不會(huì)構(gòu)成電流，即管子截止。 再添加uGS縱向電場(chǎng)將P區(qū)少子電子聚集到P區(qū)外表構(gòu)成導(dǎo)電溝道，假設(shè)此時(shí)加有漏源電壓，就可以構(gòu)成漏極電流id。柵源電壓柵源電壓uGS的控制造用的控制造用-P襯底sgN+bdVDD二氧化硅+N-s二氧化硅P襯底gDDV+Nd+bNVGGid 定義： 開(kāi)啟電壓 UT剛剛產(chǎn)生溝道所需的柵源電壓UGS。 N溝道加強(qiáng)型MOS管的根本特性： uGS UT，管子截止， uGS UT，管子導(dǎo)通。 uGS 越大，溝道越寬，在

5、一樣的漏源電壓uDS作用下，漏極電流ID越大。 轉(zhuǎn)移特性曲線： iD=f(uGS)uDS=const 可根據(jù)輸出特性曲線作出移特性曲線。例：作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線：i(mA)DGS=6Vuu=5VGS=4VuGSu=3VGSuDS(V)Di(mA)10V12341432(V)uGS246UT 一個(gè)重要參數(shù)跨導(dǎo)gm： gm= iD/ uGS uDS=const (單位單位mS) gm的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制造的大小反映了柵源電壓對(duì)漏極電流的控制造用。用。 在轉(zhuǎn)移特性曲線上，在轉(zhuǎn)移特性曲線上， gm為的曲線的斜率。為的曲線的斜率。 在輸出特性曲線上也可求出在輸出特性曲線上也

6、可求出gm。1(mA)DSu=6V=3VuuGS(V)1D624i43=5V(mA)243iDGS210V(V)uGSiDGSuiD 2.N溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET特點(diǎn)：特點(diǎn)： 當(dāng)當(dāng)uGS=0時(shí)，就有溝時(shí)，就有溝道，參與道，參與uDS，就有，就有iD。 當(dāng)當(dāng)uGS0時(shí)，溝道時(shí)，溝道增寬，增寬，iD進(jìn)一步添進(jìn)一步添加。加。 當(dāng)當(dāng)uGS0時(shí)，溝道時(shí)，溝道變窄，變窄，iD減小。減小。 在柵極下方的SiO2層中摻入了大量的金屬正離子。所以當(dāng)uGS=0時(shí)，這些正離子曾經(jīng)感應(yīng)出反型層，構(gòu)成了溝道。 定義：定義： 夾斷電壓夾斷電壓 UP溝道剛剛消逝所需的柵源電壓溝道剛剛消逝所需的柵源電壓uGS。-g

7、漏極s+N襯底P襯底源極d柵極bN+ +-sbgd 3、P溝道耗盡型溝道耗盡型MOSFET P溝道MOSFET的任務(wù)原理與N溝道 MOSFET完全一樣，只不過(guò)導(dǎo)電的載流子不同，供電電壓極性不同而已。這好像雙極型三極管有NPN型和PNP型一樣。4. MOS4. MOS管的主要參數(shù)管的主要參數(shù)1 1開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓UTUT2 2夾斷電壓夾斷電壓UPUP3 3跨導(dǎo)跨導(dǎo)gm gm ：gm=gm= iD/iD/ uGSuGS uDS=const uDS=const 4 4直流輸入電阻直流輸入電阻RGS RGS 柵源間的等柵源間的等效電阻。由于效電阻。由于MOSMOS管柵源間有管柵源間有sio2sio2絕

8、緣絕緣層，輸入電阻可達(dá)層，輸入電阻可達(dá)10910910151015。 二二. . 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管 1. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的構(gòu)造以N溝為例：兩個(gè)兩個(gè)PN結(jié)夾著一個(gè)結(jié)夾著一個(gè)N型溝道。型溝道。三個(gè)電極：三個(gè)電極： g：柵極：柵極 d：漏極：漏極 s：源極：源極符號(hào)：符號(hào)：-p+pd漏極源極s柵極gN-gsdN溝道溝道-gdsP溝道溝道 2. 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的任務(wù)原理結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的任務(wù)原理 1柵源電壓對(duì)溝道的控制造用 在柵源間加負(fù)電壓uGS ，令uDS =0 當(dāng)uGS=0時(shí)，為平衡PN結(jié)，導(dǎo)電溝道最寬。當(dāng)當(dāng)uGS時(shí)，時(shí)，PN結(jié)反偏，耗盡結(jié)反偏，耗盡層變寬，導(dǎo)電溝道變窄，溝道電層變寬，導(dǎo)電溝道變窄

9、，溝道電阻增大。阻增大。當(dāng)當(dāng)uGS到一定值時(shí)到一定值時(shí) ，溝道會(huì)，溝道會(huì)完全合攏。完全合攏。定義：定義： 夾斷電壓夾斷電壓UP使導(dǎo)電溝道完全使導(dǎo)電溝道完全合攏消逝所需求的柵源電壓合攏消逝所需求的柵源電壓uGS。 Ngds+pVGG+ppsd+gGGNV+pNGGg+sdpVp+2 2漏源電壓對(duì)溝道的控制造用漏源電壓對(duì)溝道的控制造用 在漏源間加電壓uDS ，令uGS =0 由于uGS =0，所以導(dǎo)電溝道最寬。 當(dāng)uDS=0時(shí)， iD=0。uDSiD 接近漏極處的耗盡層接近漏極處的耗盡層加寬，溝道變窄，呈楔形分布。加寬，溝道變窄，呈楔形分布。當(dāng)當(dāng)uDS ，使，使uGD=uG S- uDS=UP時(shí)，

10、在靠漏極處夾斷時(shí)，在靠漏極處夾斷預(yù)夾斷。預(yù)夾斷。預(yù)夾斷前，預(yù)夾斷前， uDSiD 。預(yù)夾斷后，預(yù)夾斷后， iDSiD 幾乎不變。幾乎不變。uDS再再，預(yù)夾斷點(diǎn)下移。，預(yù)夾斷點(diǎn)下移。 3柵源電壓uGS和漏源電壓uDS共同作用 iD=f uGS 、uDS,可用輸兩組特性曲線來(lái)描畫(huà)。 Ngds+p+pdiVDDdsNgdi+pp+VDDNgsdidDDVp+p+sidgVdDDp+p+1輸出特性曲線：輸出特性曲線： iD=f uDS uGS=常數(shù)常數(shù) 3、 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)三極管的特性曲線sgVdDDdiGGVp+p+u=-3VDSGSuGS=-1VuuuGS(mA)=-2VDiGS=0VuGS=0VuG

11、S=-1V設(shè)：設(shè)：UT= -3V四個(gè)區(qū)：四個(gè)區(qū)：恒流區(qū)的特點(diǎn)：恒流區(qū)的特點(diǎn)： iD / uGS = gm 常數(shù)常數(shù) 即：即： iD = gm uGS 放大原理放大原理 a可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)預(yù)夾斷前。預(yù)夾斷前。 b恒流區(qū)也稱飽和恒流區(qū)也稱飽和 區(qū)預(yù)夾斷區(qū)預(yù)夾斷 后。后。 c夾斷區(qū)截止區(qū)。夾斷區(qū)截止區(qū)。 d擊穿區(qū)。擊穿區(qū)。u=-3VDSGSuGS=-1VuuuGS(mA)=-2VDiGS=0V可變電阻區(qū)可變電阻區(qū)恒流區(qū)恒流區(qū)截止區(qū)截止區(qū)擊穿區(qū)擊穿區(qū)2轉(zhuǎn)移特性曲線：轉(zhuǎn)移特性曲線： iD=f uGS uDS=常數(shù)常數(shù)uuGS=0Vu0u(mA)1u=-3VD-3-1310VDS2(mA)GS(V)2

12、1-44iu=-1VD-2GSGSGS4i(V)3=-2V 可根據(jù)輸出特性曲線作出移特性曲線。例：作uDS=10V的一條轉(zhuǎn)移特性曲線：4 .4 .場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的主要參數(shù)(1) (1) 開(kāi)啟電壓開(kāi)啟電壓UTUT UT UT 是是MOSMOS加強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值加強(qiáng)型管的參數(shù)，柵源電壓小于開(kāi)啟電壓的絕對(duì)值, , 場(chǎng)效應(yīng)管不場(chǎng)效應(yīng)管不能導(dǎo)通。能導(dǎo)通。 2夾斷電壓夾斷電壓UP UP 是是MOS耗盡型和結(jié)型耗盡型和結(jié)型FET的參數(shù)，當(dāng)?shù)膮?shù)，當(dāng)uGS=UP時(shí)時(shí),漏極電流為零。漏極電流為零。 3飽和漏極電流IDSS MOS耗盡型和結(jié)型FET, 當(dāng)uGS=0時(shí)所對(duì)應(yīng)的漏

13、極電流。 4輸入電阻RGS 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管，RGS大于107，MOS場(chǎng)效應(yīng)管, RGS可達(dá)1091015。5 低頻跨導(dǎo)低頻跨導(dǎo)gm gm反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制造用，單位是反映了柵壓對(duì)漏極電流的控制造用，單位是mS(毫西門(mén)子毫西門(mén)子)。6 最大漏極功耗最大漏極功耗PDM PDM= UDS ID，與雙極型三極管的，與雙極型三極管的PCM相當(dāng)。相當(dāng)。5 .5 .雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較雙極型和場(chǎng)效應(yīng)型三極管的比較雙極型三極管雙極型三極管 單極型場(chǎng)效應(yīng)管單極型場(chǎng)效應(yīng)管載流子載流子多子擴(kuò)散少子漂移多子擴(kuò)散少子漂移 少子漂移少子漂移輸入量輸入量電流輸入電流輸入電壓輸入電壓輸入控制控制電流控制電流源電

14、流控制電流源電壓控制電流源電壓控制電流源輸入電阻輸入電阻幾十到幾千歐幾十到幾千歐幾兆歐以上幾兆歐以上噪聲噪聲較大較大較小較小靜電影響靜電影響不受靜電影響不受靜電影響易受靜電影響易受靜電影響制造工藝制造工藝不宜大規(guī)模集成不宜大規(guī)模集成適宜大規(guī)模和超大適宜大規(guī)模和超大規(guī)模集成規(guī)模集成一一. 直流偏置電路直流偏置電路 保證管子任務(wù)在飽和區(qū)，輸出信號(hào)不失真保證管子任務(wù)在飽和區(qū)，輸出信號(hào)不失真 3. 2 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路1.自偏壓電路自偏壓電路UGS =- IDR 留意：該電路產(chǎn)生負(fù)的柵源電壓，所以只能用于需求負(fù)柵源電壓的電路。留意：該電路產(chǎn)生負(fù)的柵源電壓，所以只能用于需求負(fù)柵源電壓的電

15、路。計(jì)算計(jì)算Q點(diǎn)：點(diǎn)：UGS 、 ID 、UDS2PGSDSSD)1(UUII 知知UP ，由，由UGS = - IDR可解出可解出Q點(diǎn)的點(diǎn)的UGS 、 IDUDS =VDD- ID (Rd + R )再求：再求：+gTRdRRgC1C2uouiVD DCdsID 2.分壓式自偏壓電路分壓式自偏壓電路SGGSUUU RIVRRRDDDg2g1g2 2PGSDSSD)1(UUII 可解出可解出Q點(diǎn)的點(diǎn)的UGS 、 ID 計(jì)算計(jì)算Q點(diǎn)：點(diǎn)：知知UP ，由，由RIVRRRUDDDg2g1g2GS 該電路產(chǎn)生的柵源電壓可正該電路產(chǎn)生的柵源電壓可正可負(fù)，所以適用于一切的場(chǎng)可負(fù)，所以適用于一切的場(chǎng)效應(yīng)管電

16、路。效應(yīng)管電路。UDS =VDD- ID (Rd + R )再求：再求：+gTRdRC12CuouiVD DCdsg1Rg2Rg3R二二. 場(chǎng)效應(yīng)管的交流小信號(hào)模型場(chǎng)效應(yīng)管的交流小信號(hào)模型 與雙極型晶體管一樣，場(chǎng)效應(yīng)管也是一種非線性器件，在交流小信號(hào)與雙極型晶體管一樣，場(chǎng)效應(yīng)管也是一種非線性器件，在交流小信號(hào)情況下，也可以由它的線性等效電路情況下，也可以由它的線性等效電路交流小信號(hào)模型來(lái)替代。交流小信號(hào)模型來(lái)替代。 其中：其中：gmugs是壓控電流源，它表達(dá)了輸入電壓對(duì)輸出電流的控制造用。是壓控電流源，它表達(dá)了輸入電壓對(duì)輸出電流的控制造用。 稱為低頻跨導(dǎo)。稱為低頻跨導(dǎo)。 rds為輸出電阻，類似

17、于雙極型晶體管的為輸出電阻，類似于雙極型晶體管的rce。-+dgsgsuudsid+-gsmugsuu-SdsgrdsgdSdi三三. 場(chǎng)效應(yīng)管放大電路場(chǎng)效應(yīng)管放大電路1.共源放大電路共源放大電路+C2RuTg3D D1Rg1CCVRRgdsig2dRuoRL+-分析：分析：1畫(huà)出共源放大電路的交流小信號(hào)等效電路。畫(huà)出共源放大電路的交流小信號(hào)等效電路。 2求電壓放大倍數(shù)求電壓放大倍數(shù)3求輸入電阻求輸入電阻4求輸出電阻求輸出電阻那么那么)/(g2g1g3iRRRRdoRR +uiugdugsugsmRg3g1Rg2RiRLR-S-o+gROdRgsiuu )/(LdgsmosRRugu )/(L

18、dmiouRRguuA 2電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù)3輸入電阻輸入電阻)/(LgsmgsiRRuguu )/(LgsmoRRugu )/(1)/(LmLmiouRRgRRguuA 得得)/(g2g1g3iRRRR 分析：分析：1 1畫(huà)交流小信號(hào)等效電路。畫(huà)交流小信號(hào)等效電路。 由由1 2.共漏放大電路共漏放大電路+-+Su+-RSui+uo-gdsugsugsmgRg3g1Rg2RiRRLR+Cg3VsTR1D DoRuRdg1g2C2RR+-L+u-SRS4 4輸出電阻輸出電阻gsmRugii ogsuu mo11gRiuR 所以所以由圖有由圖有m1/gR +-+Sui+u-gdsugsugs

19、mgRg3g1Rg2RRRooRRigsmugRu 本章小結(jié)本章小結(jié) 1FET分為分為JFET和和MOSFET兩種，任務(wù)時(shí)只需一種兩種，任務(wù)時(shí)只需一種載流子參與導(dǎo)電，因此稱為單極性型晶體管。載流子參與導(dǎo)電，因此稱為單極性型晶體管。FET是一種是一種壓控電流型器件，改動(dòng)其柵源電壓就可以改動(dòng)其漏極電流。壓控電流型器件，改動(dòng)其柵源電壓就可以改動(dòng)其漏極電流。 2FET放大器的偏置電路與放大器的偏置電路與BJT放大器不同，主要有自放大器不同，主要有自偏壓式和分壓式兩種。偏壓式和分壓式兩種。 3 FET放大電路也有三種組態(tài)：共源、共漏和共柵。放大電路也有三種組態(tài)：共源、共漏和共柵。電路的動(dòng)態(tài)分析需首先利用

20、電路的動(dòng)態(tài)分析需首先利用FET的交流模型建立電路的交的交流模型建立電路的交流等效電路，然后再進(jìn)展計(jì)算，求出電壓放大倍數(shù)、輸入流等效電路，然后再進(jìn)展計(jì)算，求出電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等量。電阻、輸出電阻等量。 4.1 概概 述述4.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 4.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路*4.4 集勝利率放大器集勝利率放大器u 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路u 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路例：例： 擴(kuò)音系統(tǒng)擴(kuò)音系統(tǒng)實(shí)踐負(fù)載實(shí)踐負(fù)載什么是功率放大器？什么是功率放大器？ 在電子系統(tǒng)中，模擬信號(hào)被放

21、在電子系統(tǒng)中，模擬信號(hào)被放大后，往往要去推進(jìn)一個(gè)實(shí)踐的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)大后，往往要去推進(jìn)一個(gè)實(shí)踐的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、聲、繼電器動(dòng)作、 儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推進(jìn)一個(gè)實(shí)踐儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推進(jìn)一個(gè)實(shí)踐負(fù)載需求的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為負(fù)載需求的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器功率放大器4.1 4.1 概述概述功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號(hào)號(hào)提提取取一一. 功放電路的特點(diǎn)功放電路的特點(diǎn)2 功放電路中電流、電壓要求都比較大，必需功放電路中電流、電壓要求都比較大，必需留意電路參數(shù)不能超越晶體管的極限值留意電路參數(shù)不能超越晶體管的極限值: ICM 、UCEM

22、、 PCM 。 ICMPCMUCEM1輸出功率輸出功率Po盡能夠大盡能夠大Icuce(3) 電流、電壓信號(hào)比較大，必需留意防止波形失真。電流、電壓信號(hào)比較大，必需留意防止波形失真。(4) 電源提供的能量應(yīng)盡能夠多地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，盡量電源提供的能量應(yīng)盡能夠多地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，盡量減少晶體管及線路上的損失。即留意提高電路的減少晶體管及線路上的損失。即留意提高電路的效率效率。Po: 負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。負(fù)載上得到的交流信號(hào)功率。PE ： 電源提供的直流功率。電源提供的直流功率。%100EOPP5功放管散熱和維護(hù)問(wèn)題功放管散熱和維護(hù)問(wèn)題二二. 甲類功率放大器分析甲類功率放大器分析1.三極管的靜態(tài)功耗：

23、三極管的靜態(tài)功耗：假假設(shè)設(shè)CCCEQVU21的靜態(tài)功耗相等的靜態(tài)功耗相等三極管和負(fù)載電阻三極管和負(fù)載電阻LRCQCEQTIUP CQCCEIVP 電源提供的平均功耗：電源提供的平均功耗：CQCCRLTIVPP21那那么么+uVCCLRb1RiIcuceQuceQIcQ2.動(dòng)態(tài)功耗動(dòng)態(tài)功耗當(dāng)輸入信號(hào)當(dāng)輸入信號(hào)Ui時(shí)時(shí)輸出功率輸出功率:omomomom2122IUIUP o 要想要想PO大，就要大，就要使功率三角形的面積使功率三角形的面積大，即必需使大，即必需使Vom 和和Iom 都要大。都要大。最大輸出功率最大輸出功率:CQCComIVP )21(21MNUomIom功率三角形功率三角形iCuC

24、EQUCEQICQVCC電源提供的功率電源提供的功率CQCCCmCQCCCCCEIVtdtIIVtdiVP )sin(21)(212020此電路的最高效率此電路的最高效率25. 0 EomPP 甲類功率放大器存在的缺陷：甲類功率放大器存在的缺陷： 輸出功率小 靜態(tài)功率大，效率低三三. BJT的幾種任務(wù)形狀的幾種任務(wù)形狀甲類：甲類：Q點(diǎn)適中，在正弦信點(diǎn)適中，在正弦信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均有電流流號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)均有電流流過(guò)過(guò)BJT。甲乙類：介于兩者之甲乙類：介于兩者之間，導(dǎo)通角大于間，導(dǎo)通角大于180動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ3ICQVCC乙類：靜態(tài)電流為乙類：靜態(tài)電

25、流為0，BJT只在正弦信號(hào)的半個(gè)周期只在正弦信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通。內(nèi)均導(dǎo)通。iCuCEQ2ICQVCC一一. 構(gòu)造構(gòu)造互補(bǔ)對(duì)稱：互補(bǔ)對(duì)稱： 電路中采用兩個(gè)晶電路中采用兩個(gè)晶體管：體管：NPN、PNP各各一支；一支； 兩管特性一致。組兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器。出器。4.2 乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路 uuVCCVCCoiLR二、任務(wù)原理設(shè)二、任務(wù)原理設(shè)ui為正弦波為正弦波ic1ic2 靜態(tài)時(shí)：靜態(tài)時(shí)：ui = 0V ic1、ic2均均=0乙乙類任務(wù)形狀類任務(wù)形狀 uo = 0V動(dòng)態(tài)時(shí)：動(dòng)態(tài)時(shí)：ui 0VT1截止，截止，T2導(dǎo)通導(dǎo)通ui 0V

26、T1導(dǎo)通，導(dǎo)通，T2截止截止iL= ic1 ;iL=ic2T1、T2兩個(gè)管子交替任務(wù)，在負(fù)載上得到完好的正弦波。兩個(gè)管子交替任務(wù)，在負(fù)載上得到完好的正弦波。uuVCCVCCoiLR輸入輸出波形圖輸入輸出波形圖uiuououo 交越失真交越失真死區(qū)電壓死區(qū)電壓uuVCCVCCoiLR組合特性分析組合特性分析圖解法圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為負(fù)載上的最大不失真電壓為Uom=VCC- UCESuuVCCVCCoiLRiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom最大不失真輸出功率最大不失真輸出功率PomaxL2CCL2CESCComax22)(RVRUVP 1.輸出功率輸出功率PoL2omLom

27、omooo222=RURUUIUP 三、分析計(jì)算三、分析計(jì)算動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示uuVCCVCCoiLR一個(gè)管子的管耗一個(gè)管子的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRuuVP 2.管耗管耗PT兩管管耗兩管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtUtUV )4(12omomCCLUUVR T1T2=PP)4(22omomCCLUUVR uuVCCVCCoiLR3.電源供應(yīng)的功率電源供應(yīng)的功率PE ToE=PPPLomCC2RUV 當(dāng)當(dāng)時(shí)， CComVU 2L2CCEmRVP 4.效率效率CComEo4=VUPP 時(shí)，時(shí)， CComVU % 78.54max 最高效率最高效率max四

28、三極管的最大管耗四三極管的最大管耗 )4(1)d(sin)sin(21=2omomCCLom0omT1UUVRtRtUtUVPLCC omL2CCT1max2 . 022 . 0PRVP 問(wèn)：?jiǎn)枺篣om=？ PT1最大最大, PT1max=？用用PT1對(duì)對(duì)Uom求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)，并令導(dǎo)數(shù)=0，得出：，得出：PT1max發(fā)生在發(fā)生在Uom=0.64VCC處。處。將將Uom=0.64VCC代入代入PT1表達(dá)式：表達(dá)式：選功率管的原那么：選功率管的原那么：1. PCM PT1max =0.2PoM2CCCEOBRVU2)( L2CCoM2RVP uuVCCVCCoiLR tuo交越失真交越失真ui

29、 t存在交越失真存在交越失真乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺陷乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺陷uuVCCoiLRVCCuu-oLRi2RD12R1VCCDVCC 靜態(tài)時(shí)靜態(tài)時(shí): T1、T2兩管發(fā)射結(jié)兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管電壓分別為二極管D1、 D2的正導(dǎo)游通壓降，致使兩的正導(dǎo)游通壓降，致使兩管均處于微弱導(dǎo)通形狀管均處于微弱導(dǎo)通形狀甲乙類任務(wù)形狀甲乙類任務(wù)形狀動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè)動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè) ui 參與正弦信號(hào)。正半?yún)⑴c正弦信號(hào)。正半周周 T2 截止，截止，T1 基極電位進(jìn)一步基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀；負(fù)提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀；負(fù)半周半周T1截止，截止，T2 基極電位進(jìn)一基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀

30、。步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通形狀。電路中添加電路中添加 R1、D1、D2、R2支支路路1.1.根本原理根本原理 4.3 甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路一一. 甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路uuRoLi2R1DD2VCC1RVCCuB1tUTtiBIBQ波形關(guān)系：波形關(guān)系：ICQiCuBEiBib特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流電流 ICQ 、IBQ 。每管導(dǎo)通時(shí)間大每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，根于半個(gè)周期，根本不失真。本不失真。 iCQuceVCC /ReVCCIBQEWB演示演示功放的交越失真功放的交越失真2.2.帶前置放大級(jí)的功率放大器帶前置放

31、大級(jí)的功率放大器 動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路的計(jì)算同乙類電路的計(jì)算同乙類-+uu*CCVUPLRO1RR3R4DVCCIR2iT12TT33. 電路中添加復(fù)合管電路中添加復(fù)合管添加復(fù)合管的目的：擴(kuò)展電流的驅(qū)動(dòng)才干。添加復(fù)合管的目的：擴(kuò)展電流的驅(qū)動(dòng)才干。 1 2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決議。晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決議。復(fù)合復(fù)合NPN型型復(fù)合復(fù)合PNP型型cebCibieiT12TcbeibTTe1C2iibcebiTiCeibecieiiCTb4. 帶復(fù)合管的帶復(fù)合管的OCL互補(bǔ)輸出功放電路：互補(bǔ)輸出功放電路： T1：電壓推進(jìn)級(jí)前：電壓推進(jìn)級(jí)前置級(jí)置級(jí)

32、 T2、R1、R2：UBE擴(kuò)擴(kuò)展電路展電路 T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放功放 輸出級(jí)中的輸出級(jí)中的T4、T6均為均為NPN型型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。 合理選擇合理選擇R1、R2，b3、b5間可得到間可得到 UBE2 恣意恣意倍的電壓。倍的電壓。22122RRRUUBECE uuLRT3TT65oT41T2Ti3RR12R1、根本原理、根本原理. 單電源供電；單電源供電；. 輸出加有大電容。輸出加有大電容。1靜態(tài)偏置靜態(tài)偏置二二. 甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路 調(diào)整調(diào)整RW阻值的大阻值的大小，可使小，可使CCP

33、21VU 此時(shí)電容上電壓此時(shí)電容上電壓CCC21VU +uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO2動(dòng)態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析電容起到了負(fù)電電容起到了負(fù)電源的作用源的作用Ui負(fù)半周時(shí)，負(fù)半周時(shí)，T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止；截止；Ui正半周時(shí)，正半周時(shí)，T1截止、截止、T2導(dǎo)通。導(dǎo)通。動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示+uuTT1324TTC8RVCC1R2RRLR5R6WRUPiO3輸出功率及效率輸出功率及效率假設(shè)忽略交越失真的影響。那么：假設(shè)忽略交越失真的影響。那么：LCCLooRVRUP8)2(22maxmax %5 .78max 2maxCCoVU 此電路存在的問(wèn)題：此電路存在的問(wèn)題：輸出電壓正方向變化的幅度遭到限制，達(dá)不到輸出電壓正方向變化的幅度遭到限制，達(dá)不到VCC/2。+