《微波功率放大器》綜述

1、模 擬 電 子 技 術掌握內(nèi)容：掌握內(nèi)容：功率放大電路的計算功率放大電路的計算理解內(nèi)容：理解內(nèi)容：甲乙類互補對稱功率放大電路；功率甲乙類互補對稱功率放大電路；功率BJTBJT了解內(nèi)容：了解內(nèi)容：功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題重重 點：點：低頻功放的效率、最大輸出功率的計算、互補低頻功放的效率、最大輸出功率的計算、互補 對稱功放對稱功放難難 點：點：甲乙類互補對稱功率放大電路的工作原理分析甲乙類互補對稱功率放大電路的工作原理分析本章學時：本章學時：6 6第第 五五 章章 功率放大電路功率放大電路模 擬 電 子 技 術功率放大電路功率放大電路第第 五五 章章模 擬 電 子 技 術 引

2、引 言言5.1.2 甲乙類互補對稱功率放大電路甲乙類互補對稱功率放大電路5.1.1 乙類雙電源互補對稱功率放大電路乙類雙電源互補對稱功率放大電路模 擬 電 子 技 術引引 言言一、一、 功率放大的功率放大的 特殊要求特殊要求 Pomax 大，三極管盡限工作大，三極管盡限工作 = Pomax / PDC 要高要高失真要小失真要小模 擬 電 子 技 術二、共發(fā)射極放大電路的效率問題二、共發(fā)射極放大電路的效率問題cecmaxoUIP +VCCRLC1+RBuce = uocemcm21UI CCCCCCDCVIViP % 25/DCmaxomax PP SuCE iCO tiCO QIcmUcem設

3、設“Q”設置在設置在交流負載線中點交流負載線中點VCCIC S4模 擬 電 子 技 術三、放大電路的工作狀態(tài)三、放大電路的工作狀態(tài)甲類甲類( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙類乙類( ( ) ) tiCO Icm ICQ2 甲乙類甲乙類( ( 0 V1 導通導通 V2 截止截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0.2 PomU(BR)CEO 2VCCICM VCC / RLRLV1V2+VCC+ui +uo VEE4. 管耗管耗模 擬 電 子 技 術例例 1 已知：已知：VCC = VEE = 24 V，RL = 8 ，

4、 忽略忽略 UCE( (sat) ) 求求 Pom 以及此時的以及此時的 PDC、PC1， 并選管。并選管。)W(36822422LCC2om RVP 解解 PDC= 2V2CC / RL= 2 242 / ( 8) = 45.9 (W)RLV1V2+VCC+ui +uo VEE模 擬 電 子 技 術)(21oDCC1PPP = 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W)W( 2 . 7362 . 0m1C PU(BR)CEO 48 VICM 24 / 8 = 3 (A)可選：可選：U(BR)CEO = 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 W模 擬 電 子 技 術5.

5、1.2 甲乙類互補對稱功率放大電路甲乙類互補對稱功率放大電路一、甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路一、甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路給給 V1、V2 提提供靜態(tài)電壓供靜態(tài)電壓 tiC0 ICQ1ICQ2克服交越失真思路：克服交越失真思路：電路：電路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui +uo VEEV5模 擬 電 子 技 術5.1.2 甲乙類互補對稱功率放大電路甲乙類互補對稱功率放大電路當當 ui = 0 時，時，V1、V2 微導通。微導通。當當 ui 0 ( ( 至至 ) )， V2 微導通微導通 充分導通充分導通 微導通；微導通； V1 微導通微導通 截止截止 微導通。微導通。模 擬 電

6、 子 技 術克服交越失真的電路克服交越失真的電路V1V2V3V4V1V2RtB1B2 21BBURTt)(212BE3CE3RRRUU V1V2V3R2R1模 擬 電 子 技 術實際電路實際電路V4RL+VCC+uo V1V2V3 VEER*1R2R3R4RL+VCC+uo V1V2V3V4V5 VEE+ui R模 擬 電 子 技 術二、功率和效率二、功率和效率RLV1V2+VCC+ui +uo VEE1. 輸出功率輸出功率cmom21cm21om21cooIUIUIUP L2om21Lom221/RIRU 最大不失真輸出電壓、電流幅度：最大不失真輸出電壓、電流幅度：CE(sat)CCommU

7、VU LCCLommcmm/RVRUI 最大輸出功率最大輸出功率 omPL2CC)(21RV L2CE(sat)CC2)(RUV 最大輸出功率最大輸出功率L2L2CE(sat)CC212)(omRVRUVPCC 2. 電源功率電源功率 cm0cmC1C1)(d sin21IttIiI PDC = IC1VCC + IC2VEE= 2IC1VCC= 2VCCUom/ RL最大輸出功率時：最大輸出功率時：PDC = 2V 2CC / RLPDC = 2V 2CC / RL3. 效率效率DCoPP ,/Lom221oRUP PDC = 2VCCIcm / LcmCCom2 4RIVU 4CComVU

8、 %5 .784max 實際約為實際約為 60%最大輸出功率時：最大輸出功率時：模 擬 電 子 技 術二、復合管互補對稱放大電路二、復合管互補對稱放大電路1. 復合管復合管( (達林頓管達林頓管) )目的：實現(xiàn)管子參數(shù)的配對目的：實現(xiàn)管子參數(shù)的配對ib1(1 + 1) ib1(1 + 1) (1 + 2) ib1= (1 + 1 + 2+ 1 2) ib1 1 2 rbe= rbe1+ (1 + 1) rbe2 2(1+ 1) ib1 1 ib1ibicie( 1 + 2 + 1 2) ib1V1V2模 擬 電 子 技 術V1V2NPN + NPNNPNV1V2PNP + PNPPNPV1V2

9、NPN + PNPNPNV1V2PNP + NPNPNP模 擬 電 子 技 術構成復合管的規(guī)則：構成復合管的規(guī)則：1) ) B1 為為 B，C1 或或 E1 接接 B2 ， C2、E2 為為 C 或或 E；2) ) 應保證發(fā)射結正偏，集電結反偏；應保證發(fā)射結正偏，集電結反偏；3) ) 復合管類型與第一只管子相同。復合管類型與第一只管子相同。模 擬 電 子 技 術V1V2 練習：練習：接有瀉放電阻的復合管：接有瀉放電阻的復合管：V1V2ICEO1 2 ICEO1R瀉放瀉放電阻電阻減小減小模 擬 電 子 技 術V1、V3 NPNV2、V4 PNPR3 、R5 穿透電流泄放電阻穿透電流泄放電阻準互補

10、對稱電路準互補對稱電路2. 復合管互補對稱電路舉例復合管互補對稱電路舉例RLRPV4+VCCV5V1V2R2RB1RB2+uo +ui +V6V7V8EUB3R1R5R3IC8RE1RE2R4V3UB8模 擬 電 子 技 術RE1 、RE2 穩(wěn)定穩(wěn)定 “Q”、過流保護、過流保護取值取值 0.1 0.5 V5 V7、RP 克服交越失真克服交越失真R4 使使 V3、V4 輸入電阻平衡輸入電阻平衡V8 構成前置電壓放大構成前置電壓放大RB1 引入負反饋，提高穩(wěn)定性。引入負反饋，提高穩(wěn)定性。UE UB8 IB8 IC8 UB3 UE 模 擬 電 子 技 術差分對管，構成前置放大級差分對管，構成前置放大

11、級鏡像恒流源，鏡像恒流源，差分放大電差分放大電路的有源負載路的有源負載NPNPNP因因 PNP 管管 小，采用小，采用三只三只管子復合而成管子復合而成克服克服交越交越失真失真圖5.1模 擬 電 子 技 術三、甲乙類單電源互補對稱放大電路三、甲乙類單電源互補對稱放大電路 OTL電路電路( (Output Transformerless ) )RLRBV4VEE+VCCV5V1V2CERERB1RB2+uo +ui +CE電容電容 C 的作用：的作用：1) )充當充當 VCC / 2 電源電源2) )耦合交流信號耦合交流信號模 擬 電 子 技 術 2 CCE/VU 當當 ui = 0 時時: 2

12、CCC/VU 當當 ui 0 時時：V2 導通，導通，C 放電，放電，V2 的等效電源電壓的等效電源電壓 0.5VCC。當當 ui 0 時時：V1導通，導通，C 充電，充電，V1 的等效電源電壓的等效電源電壓 + 0.5VCC。應用應用 OCL 電路有關公式時，要用電路有關公式時，要用 VCC / 2 取代取代 VCC 。模 擬 電 子 技 術OCL 電路和電路和 OTL 電路的比較電路的比較OCLOTL 電源電源雙電源雙電源單電源單電源信號信號交、直流交、直流交流交流頻率響應頻率響應好好fL 取決于輸出耦合電容取決于輸出耦合電容 C電路結構電路結構較簡單較簡單較復雜較復雜PomaxLCC2L

13、om22121RVRU LCC2L2om8121RVRU 第第 八八 章功率放大電路章功率放大電路模 擬 電 子 技 術5.2集成功率放大器集成功率放大器及其應用及其應用 引言引言 5.2.2 DG810 集成功放及其應用集成功放及其應用 5.2.3 TD2040 集成功放及其應用集成功放及其應用 5.2.1 LM386 集成功放及其應用集成功放及其應用模 擬 電 子 技 術組成：組成：前置級、中間級、輸出級、偏置電路前置級、中間級、輸出級、偏置電路特點：特點：輸出功率大、效率高輸出功率大、效率高有過流、過壓、過熱保護有過流、過壓、過熱保護引言引言模 擬 電 子 技 術5.2.1 LM386

14、集成功放及其應用集成功放及其應用1. 典型應用參數(shù)：典型應用參數(shù)：直流電源：直流電源： 4 12 V額定功率：額定功率： 660 mW帶帶 寬：寬： 300 kHz輸入阻抗：輸入阻抗： 50 k 12348765引腳圖引腳圖模 擬 電 子 技 術2. 內(nèi)部電路內(nèi)部電路1. 8 開路時，開路時， Au = 20( (負反饋最強負反饋最強) )1. 8 交流短路交流短路 Au = 200( (負反饋最弱負反饋最弱) )電壓串電壓串聯(lián)負反聯(lián)負反饋饋模 擬 電 子 技 術V1、V6 ：V3、V5：V2、V4：射級跟隨器，高射級跟隨器，高 Ri雙端輸入單端輸出差分電路雙端輸入單端輸出差分電路恒流源負載恒

15、流源負載V7 V12： 功率放大電路功率放大電路V7 為驅動級為驅動級( (I0 為恒流源負載為恒流源負載) )V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真V8、V10 構成構成 PNP 準互補對稱準互補對稱模 擬 電 子 技 術3. 典型應用電路典型應用電路模 擬 電 子 技 術 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 10 .047 F+VCC6輸出電容輸出電容( (OTL) )頻率補償，抵消電頻率補償，抵消電 感高頻的不良影響感高頻的不良影響防止自激等防止自激等調節(jié)電壓調節(jié)電壓放大倍數(shù)放大倍數(shù)模 擬 電 子 技

16、術5.2.2 DG810 集成功放及其應用集成功放及其應用 標準音頻功率放大標準音頻功率放大功率大、噪聲小、頻帶寬、功率大、噪聲小、頻帶寬、工作電源范圍寬、有保護電路工作電源范圍寬、有保護電路輸出電容輸出電容輸入輸入偏置偏置交流負反饋交流負反饋頻率補償，防自激等頻率補償，防自激等自舉電容自舉電容頻率補償頻率補償防自激等防自激等VCC = 15 V 時時輸出功率輸出功率 6 W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65 F100 k .01 F100 F1000 pF0.1 F4 56 4 700 pF10100 F100 F100 R3R21000 F10

17、0 FC101 電源濾波電源濾波模 擬 電 子 技 術5.2.3 TD2040 集成功放及其應用集成功放及其應用 特點：特點： 輸出短路保護、自動限制功耗、有過熱關機保護輸出短路保護、自動限制功耗、有過熱關機保護參數(shù)：參數(shù)： 直流電源：直流電源： 2.5 20 V開環(huán)增益：開環(huán)增益：80 dB功率帶寬：功率帶寬：100 kHz輸入阻抗：輸入阻抗：50 k 輸出功率：輸出功率：22 W ( (RL = 4 ) )雙電源雙電源( (OTL) )應用應用電源濾波電源濾波頻率補償頻率補償防自激等防自激等輸出功率可輸出功率可大于大于 15 W交流電交流電壓串聯(lián)壓串聯(lián)負反饋負反饋R1C2220 k 680

18、 22 FR3R2ui12435C1C7C3C4C5C61 F22 k 220 F220 F0.1 F4 5 +VCC( (16 V) )20400.01 F0.1 F VEE( 16 V)R4大電容濾除低頻成分大電容濾除低頻成分小電容濾除高頻成分小電容濾除高頻成分35.33680/220001 uAdB30lg20 uA模 擬 電 子 技 術單電源單電源( (OTL) )應用：應用：交流電壓串聯(lián)交流電壓串聯(lián)負反饋負反饋使使 U1 = 0.5VCCC2680 22 FR4ui435C1C6C3C4C5C71 F22 k 2.2 F220 F0.1 F4 5 +VCC( (16 V) )0.01 FR6R522 k 22 k 22 k R2R321R1204035430 dB模 擬 電 子 技 術1. 功率管的工作類型功率管的工作類型類別類別特點特點Q 點點波波 形形甲類甲類無失真無失真Q 較高較高ICQ 較大較大Q 較高較高甲乙類甲乙類有失真有失真效率高效率高ICQ 小小Q 較低較低乙類乙類失真大失真大效率最高效率最高ICQ = 0 Q 最低最低 tiCO ICQiCO ICQ t tiCO ICQ2. OCL 和和 OTL 功放電路的特性功放電路的特性模 擬 電 子 技 術OCLOTL優(yōu)優(yōu)點點缺缺點點 主主要要公公式式結構