丁類(D類)功率放大器資料

1、封面(fngmin)5.6 丁類（D類）功率(gngl)放大器返回共二十七頁引言(ynyn)本頁完引言(ynyn) 高頻功率放大器的主要問題是如何盡可能地提高它的輸出功率與效率。只要將效率稍許提高一點，就能在同樣的耗散功率的條件下，大大提高輸出功率，甲、乙、丙類放大器就是沿著不斷減小電流通角c的途徑，來不斷提高放大器的效率。返回 但是，c減小是有一定限度的。因為c太小，效率雖然很高，但因Icm1下降太多，輸出功率反而下降。要想維持Icm1不變，就必須加大激勵電壓（即輸入電壓），這又可能因激勵電壓過大而引起管子的擊穿。共二十七頁引言(ynyn)本頁完引言(ynyn)返回 丁類、戊類等放大器就是采

2、用固定通角c為90，但盡量降低管子的耗散功率的辦法，來提高功率放大器的效率。具體說，丁類放大器的晶體管工作于開關(guān)狀態(tài)：導(dǎo)通時，管子進(jìn)入飽和區(qū)，電壓接近于零，器件內(nèi)阻接近于零；截止時，電流為零，器件內(nèi)阻接近于無窮大。這樣集電極功耗大為減小，效率大大提高。理想情況下，丁類放大器的效率可達(dá)100%。共二十七頁學(xué)習(xí)(xux)要點本 節(jié) 學(xué) 習(xí) 要 點 和 要 求5.6 丁類（D類）功率(gngl)放大器1、掌握丁類電壓開關(guān)型功率放大器的工作原理2、學(xué)會計算丁類功率放大器有關(guān)參數(shù)返回共二十七頁 一、電壓(diny)開關(guān)型丁類功率放大器工作過程丁類（D類）功率(gngl)放大器繼續(xù)本頁完 兩管與電源電壓V

3、CC是串聯(lián)的。激勵源輸入的是矩形波激勵電壓，通過變壓器耦合令兩只管輪流飽和導(dǎo)通和截止。兩只晶體管相當(dāng)于兩只開關(guān)。i1CLRbRbAVCCi2iRL激勵源+-+-+-共二十七頁 一、電壓開關(guān)(kigun)型丁類功率放大器工作過程 VA的波形(b xn)分析丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完 兩管與電源電壓VCC是串聯(lián)的。激勵源輸入的是矩形波激勵電壓，通過變壓器耦合令兩只管輪流飽和導(dǎo)通和截止。兩只晶體管相當(dāng)于兩只開關(guān)。i1CLRbRbAVCCi2iRL激勵源-+-+-+ 因為丁類功率放大器的通角c=90，2c =180。即剛好半個周期，所以VA的波形如右下圖所示。 OtVA/23/2-3/2-/2V

4、CC共二十七頁 一、電壓開關(guān)型丁類功率放大器工作(gngzu)過程 等效電路分析(fnx)丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完 OtVA/23/2-3/2-/2VCCCLRsRsVCCvo-+-+RLR電壓開關(guān)型電路的輸出等效電路i1CLRbRbAVCCi2iRL激勵源共二十七頁 一、電壓開關(guān)型丁類功率(gngl)放大器工作過程 對VA進(jìn)行(jnxng)傅立葉分析丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完 OtVA/23/2-3/2-/2VCC電壓開關(guān)型電路的輸出等效電路CLRsVCCvo-+-+RLRRL 利用傅立葉分析可得VA電壓的基波分量的振幅Vom1為Vom1= VCC2IomVom1CLRsRsV

5、CCvo-+-+RLR共二十七頁 一、電壓開關(guān)(kigun)型丁類功率放大器工作過程 求VA產(chǎn)生(chnshng)的基波電流丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完 OtVA/23/2-3/2-/2VCC電壓開關(guān)型電路的輸出等效電路CLRsVCCvo-+-+RLRRL 利用傅立葉分析可得VA電壓的基波分量的振幅Vom1為IomVom1= VCC2Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RL 諧振時，回路中產(chǎn)生的基波電流振幅Iom為Vom1共二十七頁 一、電壓開關(guān)型丁類功率放大器工作(gngzu)過程 推出輸出功率vo的振幅(zhnf)和表達(dá)式丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完OtVA/23/2-3

6、/2-/2VCC電壓開關(guān)型電路的輸出等效電路CLRsVCCvo-+-+RLRRL 利用傅立葉分析可得VA電壓的基波分量的振幅Vom1為IomVom1= VCC2 vo的振幅Vom為Vom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)vo= RLcost2VCC(Rs+RL)所以Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RL 諧振時，回路中產(chǎn)生的基波電流振幅Iom為Vom1共二十七頁 一、電壓(diny)開關(guān)型丁類功率放大器工作過程 分析(fnx)半波正弦電流的成因丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RL 諧振時回路中產(chǎn)生的基波電流振幅Iom為Vom=

7、Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2IomICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激勵源T1T2共二十七頁iCCCLRbRbAVCCi2iRL激勵源T1T2 一、電壓開關(guān)型丁類功率放大器工作(gngzu)過程 推出輸出功率vo的振幅(zhnf)和表達(dá)式丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2Iom 電源提供的平均電流ICC為 諧振時回路中產(chǎn)生的基波電流振幅Iom為ICC共二十七頁 一、電壓(diny)開關(guān)型丁類功率放大器工作過程

8、 電源(dinyun)提供的平均電流ICC表達(dá)式繼續(xù)本頁完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2Iom 電源提供的平均電流ICC為ICC= 2(Rs+RL)2VCC 諧振時回路中產(chǎn)生的基波電流振幅Iom為丁類（D類）功率放大器ICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激勵源T1T2共二十七頁 一、電壓開關(guān)(kigun)型丁類功率放大器工作過程 電源(dinyun)提供功率p=表達(dá)式丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(

9、Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2IomICC= 2(Rs+RL)2VCC 電源提供的功率P=為P=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CCICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激勵源T1T2共二十七頁 一、電壓開關(guān)型丁類功率(gngl)放大器工作過程 輸出功率po的表達(dá)式丁類（D類）功率(gngl)放大器繼續(xù)本頁完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)OtiCC/23/2-3/2-/2IomP=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CC 諧振時輸出的Po為Po= = V2om2V2CCRL2RL2(Rs+RL)2

10、 集電極效率c為c=PoP=RLRs+RL=ICCiCCCLRbRbAVCCi2iRL激勵源T1T2共二十七頁 一、電壓開關(guān)型丁類功率(gngl)放大器工作過程 集電極效率c的表達(dá)式 集電極耗散(ho sn)功率PC表達(dá)式丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL) 設(shè)集電極耗散功率為Pcc= P=-PcP=RLRs+RL=P=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CC 諧振時輸出的Po為Po= = V2om2V2CCRL2RL2(Rs+RL) 集電極效率c為c=PoP=RLRs+RL=Pc=P= RsRs

11、+RL所以iCCCLRbRbAVCCi2iRL激勵源T1T2共二十七頁 一、電壓開關(guān)(kigun)型丁類功率放大器工作過程 增加(zngji)c和減小PC的討論丁類（D類）功率放大器Iom= = VCC2Vom1Rs+RLRs+RLVom=Iom RL= RL2VCC(Rs+RL)P=VCCICC= 2(Rs+RL)2V2CCPo= = V2om2V2CCRL2RL2(Rs+RL)c=PoP=RLRs+RL=Pc=P= RsRs+RL繼續(xù)本頁完 由集電極效率和集電極耗散功率表達(dá)式可以看出，晶體管飽和內(nèi)阻RS越?。达柡蛪航翟叫。?，則c越高，Pc越小。當(dāng)RS0時， c 100%，Pc 0。iCC

12、CLRbRbAVCCi2iRL激勵源T1T2共二十七頁二、電壓開關(guān)(kigun)型丁類功率放大器的計算 設(shè)計題目 二、電壓開關(guān)型丁類功率(gngl)放大器的計算丁類（D類）功率放大器繼續(xù)本頁完 設(shè)計一個丁類電壓開關(guān)型放大器(如右圖所示)，已知條件為：工作頻率100kHz；在RL=50的負(fù)載上有12V有效值的電壓輸出；回路的有載QL=14，無載Q0=100。CLRsVCCvo-+-+RLRRLIomVom1i1CLRbRbAVCCi2iRL激勵源 設(shè)計本功率放大器，要計算出串聯(lián)諧振回路的L和C，電源電壓VCC，直流輸入功率P=、交流輸出功率Po、集電極耗散功率PC 、集電極效率c和電路總效率以及

13、輸入激勵功率Pd。共二十七頁 求L和C 丁類（D類）功率(gngl)放大器繼續(xù)(jx)本頁完 設(shè)計一個丁類電壓開關(guān)型放大器(如下圖所示)，已知條件為：工作頻率100kHz；在RL=50的負(fù)載上有12V有效值的電壓輸出；回路的有載QL=14，無載Q0=100。 解：首先計算L和C的值。 空載 Q0=L/R注意：R是L的電阻 有載 QL=L/(R+RL) 上兩式中消去R可求得LL=Q0QLRL(Q0-QL)=H10014502100103(100-14)=1.29mH 由諧振頻率公式可求出CC=12L(2100103)21.2910-3= 1=1963pFL=1.29mHC=1963pFCLVCC

14、vo-+-+RLRRLIomVom1共二十七頁 求R 丁類（D類）功率(gngl)放大器繼續(xù)(jx)本頁完 設(shè)計一個丁類電壓開關(guān)型放大器(如下圖所示)，已知條件為：工作頻率100kHz；在RL=50的負(fù)載上有12V有效值的電壓輸出；回路的有載QL=14，無載Q0=100。 解：首先計算L和C的值。 空載 Q0=L/R 有載 QL=L/(R+RL) 上兩式中消去R可求得LL=Q0QLRL(Q0-QL)= 10014502100103(100-14)=1.29mHL=1.29mHC=1963pF 利用L值求線圈的電阻R R=L/Q0 R= 2100103 1.2910-3100 R=8.1 R=8

15、.1CLVCCvo-+-+RLRRLIomVom1共二十七頁 求VCC 丁類（D類）功率(gngl)放大器繼續(xù)(jx)本頁完 設(shè)計一個丁類電壓開關(guān)型放大器(如下圖所示)，已知條件為：工作頻率100kHz；在RL=50的負(fù)載上有12V有效值的電壓輸出；回路的有載QL=14，無載Q0=100。 接著求電源電壓VCC。 輸出電壓振幅Vom輸出電流的振幅IomVCC =31.1VL=1.29mHC=1963pFVomIom =A=340mARL1750Iom= 2VCC(R+RL) R=8.1根據(jù)得VCC= 2Iom(R+RL)VCC= 234010-3(8.1+50)2VCC =32VCLVCCvo

16、-+-+RLRRLIomVom1 在求電源電壓VCC過程中忽略了三極管導(dǎo)通時的電阻Rs，實際應(yīng)用時，VCC應(yīng)適當(dāng)提高，此處取VCC=32V 。 Vom=12V17V2共二十七頁 求功率(gngl)關(guān)系R= Ro RQ 丁類（D類）功率(gngl)放大器繼續(xù)本頁完 設(shè)計一個丁類電壓開關(guān)型放大器(如下圖所示)，已知條件為：工作頻率100kHz；在RL=50的負(fù)載上有12V有效值的電壓輸出；回路的有載QL=14，無載Q0=100。 最后求功率關(guān)系 電源供給的平均電流ICCL=1.29mHC=1963pFP=VCCICC R=8.1電源供給的功率P=LC回路R損耗的功率PQCLVCCvo-+-+RLR

17、RLIomVom1VCC =32VICC= 2(R+RL)2VCCICC= A108mA2(8.1+50)232=320.108W=3.46WP=3.46W交流輸出功率Po(RL上的)172Po= =W= 2.89W2RLV2om250Po=2.89WPQ=(1/2)I2omRPQ= (1/2)(0.34)28.1=0.47WPQ=0.47W共二十七頁 求集電極效率(xio l)c和電路效率 繼續(xù)(jx)本頁完 設(shè)計一個丁類電壓開關(guān)型放大器(如下圖所示)，已知條件為：工作頻率100kHz；在RL=50的負(fù)載上有12V有效值的電壓輸出；回路的有載QL=14，無載Q0=100。 最后求功率關(guān)系L=

18、1.29mHC=1963pFP=3.46W R=8.1 2CLVCCvo-+-+RLRRLIomVom1VCC =32VP=3.46WPo=2.89WPo=2.89WPQ=0.47WPQ=0.47W 集電極損耗功率Pc為Pc=P=-Po-PQ=3.46-2.89-0.47=0.1WPc=0.1W 集電極效率c為c= = P= P=Po+PQ P=- Pc2.89+0.47= = 97.1%3.46 電路的總效率為= = = 83.5%P=Po2.893.46丁類（D類）功率放大器共二十七頁 求集電極效率(xio l)c和電路效率 繼續(xù)(jx)本頁完1、電壓開關(guān)型丁類功率放大器的工作過程2、電壓開關(guān)型丁類功率放大器的計算三、小結(jié)i1CLRbRbAVCCi2iRL激勵源CLVCCvo-+-+RLRRLIomVom1 計算出串聯(lián)諧振回路的L和C，電源電壓VCC，直流輸入功率P=、交流輸出功率Po、集電極耗散功率PC 、集電極效率c和電路總效率以及輸入激勵功率Pd。共二十七頁 求集電極效率(xio l)c和電路效率 繼續(xù)(jx)本頁完無作業(yè)共二十七頁再見(zijin)再見(zijin)共二十七頁內(nèi)容摘要封面。高頻功率放大器的主要問題是如何