《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第四版 第章2

第9章功率放大電路9.1功率放大電路概述9.2互補功率放大電路9.1

功率放大電路概述一.在多級放大電路的末級是功率放大級，對功率放大電路的基本要求是：(1)輸出功率盡可能大9.1.1功率放大電路的特點最大基本不失真輸出功率:Pom不產(chǎn)生截止失真和飽和失真最大基本不失真輸出電壓有效值基本不失真最大基本不失真輸出電壓峰值足夠大的輸入ui負(fù)載上獲得的功率(2)轉(zhuǎn)換效率要高轉(zhuǎn)換效率定義為:PomPV100%=最大基本不失真輸出功率當(dāng)時直流電源功率100%=(3)非線性失真要小加入交流負(fù)反饋來減小非線性失真交流功率直流功率負(fù)載上的最大不失真交流電流有效值乘以負(fù)載上的最大不失真交流電壓有效值直流電源輸出電流平均值及直流電壓之積二.功放中晶體管工作在盡限運用狀態(tài)：ICM、PCM、U(BR)CEOICM最大集電極電流U(BR)CEOc-e間能承受的最大管壓降PCM集電極最大耗散功率瞬時集電極耗散功率要晶體管安全工作，需滿足峰值處一個周期內(nèi)的平均值峰值處圖1.3.7晶體管的極限參數(shù)三、分析方法：圖解法。

功率放大電路的三種工作狀態(tài)(1)晶體管甲類工作狀態(tài)Q點基本被設(shè)在AC負(fù)載線的中點上一個T工作時,在輸入信號幅值不太大時,不產(chǎn)生截止或飽和失真當(dāng)輸入幅值過大時同時產(chǎn)生截止失真和飽和失真導(dǎo)通角360度第二章tuCEiCiCIB=0Q00UCESVcc(2)晶體管甲乙類工作狀態(tài)IBQ(ICQ)略大于零一個T工作時,容易產(chǎn)生截止失真導(dǎo)通角在180度和360度之間需要兩個ＴiCuCEiCQ00IB=0UCESVcct(3)晶體管乙類工作狀態(tài)IBQ(ICQ)等于零一個T工作時,肯定產(chǎn)生截止失真導(dǎo)通角180度需要兩個ＴuCEiCiCQ00IB=0UCESVcctＴ工作在甲類狀態(tài)一般先產(chǎn)生截止失真最大基本不失真集電極交流電流幅值為ICQ上能得到的最大交流功率為:揚聲器RL很小，AC負(fù)載線很陡直流電源提供的直流功率約為：直流負(fù)載線：交流負(fù)載線：忽略iBuo0最大基本不失真輸出電壓幅值為Ucem共射放放大電電路(第二二章)也有有功率率輸出出，但但效效率較較低。。單管變變壓器器耦合合功率率放大大電路路直流負(fù)負(fù)載線線：Ｔ工作作在甲甲類狀狀態(tài)uiuoRbic交流負(fù)負(fù)載線線：如有阻阻抗匹匹配：：Ｄ則交流流負(fù)載載線與與x軸軸交于于2VCCQ點位位于交交流負(fù)負(fù)載線線中點點忽略UCES和ICEO同時產(chǎn)生生截止失真真和飽和失真真當(dāng)輸入幅幅值過大大時uo0無RC最大基本不失失真集電極交交流電流流幅值為ICQ上能得到的最大交流功率為:直流電源源提供的的直流功率率約為：假設(shè)變壓壓器耦合合無損耗耗即上能得到的最大交流功率為:最大基本不失失真交流輸出出電壓幅值為VccＤE紅:先產(chǎn)產(chǎn)生生截止止失失真真最大大基本本不不失失真真集電電極極交交流流電電流流幅值值為為ICQ上能得到的最大交流功率為:直流流電電源源提提供供的的直流流功功率率約約為：：假設(shè)設(shè)變變壓壓器器耦耦合合無無損損耗耗uo0最大大基本本不不失失真真交流流輸輸出出電電壓壓幅值值為為UcemF綠:先產(chǎn)產(chǎn)生生飽和和失失真真最大大基本本不不失失真真集電電極極交交流流電電流流幅值值為為IDF上能得到的最大交流功率為:直流流電電源源提提供供的的直流流功功率率約約為：：Ｄ假設(shè)設(shè)變變壓壓器器耦耦合合無無損損耗耗最大大基本本不不失失真真交流流輸輸出出電電壓壓幅值為為Ucem在阻抗抗匹配配和變變壓器器耦合合無損損耗的的前提提條件件下，，轉(zhuǎn)換換效率率能達(dá)達(dá)到50%甲類工作狀狀態(tài)下的功功放，其最最大轉(zhuǎn)換效效率為50%通常采用互補對稱式功率放大電電路，分為為無輸出電電容(OCL)和有輸出電容(OTL)兩兩種方式。OTL電路T1,T2工工作在乙類狀態(tài)-VCCOCL電路T1,T2工工作在乙類狀態(tài)-VCCT1的AC負(fù)載線線T2的AC負(fù)載線線OCL電路ui正半周時，T1通，T2止ui負(fù)半周時，T1止，T2通uo的正半周由T1提供,正正電源工作uo的負(fù)半周由T2提供,負(fù)負(fù)電源工作忽略開啟電壓壓tui0９.2互補補對稱功率放放大電路9.2.1無無輸出電容容的互補對稱稱功率放大電路路(OCL電路路)1.電路路組成ilVccVccRLic2ic1uiT1T2在ui正半周,T1導(dǎo)通,T2截止,T1的集電極電流流ic1流過負(fù)載RL在ui負(fù)半周,T1截止,T2導(dǎo)通,T2的集電極電流流ic2流過負(fù)載RLT1、T2均為乙類工作狀態(tài),即即ICQ1=ICQ2=0+-uoEB0iL=iltic1=iC1>0ic2>0ic1>0T1T2同時產(chǎn)生飽和和失真當(dāng)輸入ui幅值過大時最大不失真輸出電壓幅值值最大不失真集電極電流幅幅值o1o2o9.2.2L2CES1ccomR)U(V21P-×=OCL電路的最大不失真輸出功率及效率L2ccomccCES1R2VP,VV?<<時當(dāng))t(tdsinI21V2iV2Pcm1oCCC1CCVwwòp×==pLcem1cm1ccRVccU2IV2p=p=Lces1RVcc(Vcc-U2p=)忽略UCES1產(chǎn)生時忽略UCES1%5.784PPＶom=p＝=h乙類工作狀態(tài)態(tài)下的功放，，其最大轉(zhuǎn)換換效率為78.5%OCL電路中晶體管的選擇9.2.3選擇晶體管忽略UCES1,UCES2選擇晶體管忽略UCES1,UCES2設(shè)輸出電壓峰峰值UOM設(shè)現(xiàn)在T1通，T2止T1管損耗的平均均功率為：令得：選擇晶體管當(dāng)忽略UCES19.2.1互互補輸出出級的基本電電路及其交越越失真圖9.2.1交越失真真的產(chǎn)生Q1Q2兩線間，T1，T2都截止tui0交越失真0iLt2.工作作原理ICQ１ICQ２略大于0VCCD1D2B1T1T2R1REB2+-VccuiR2RLuo

UB1B2=UR+UD1+UD2>2UON調(diào)節(jié)R1或R2，使VE=0，UO=0注意若R、D1、D2中任意意一個個元件件虛焊焊，則則T1、T2管有較較大的的基極極電流流通過過，從從而導(dǎo)導(dǎo)致T1、T2管有較較大的的集電電極電電流，，以至至于T1、T2管可能能因功功耗過過大而而燒壞壞。動態(tài):ur、ud1、ud2很小，，可忽忽略不不計，，所以以ub1=ub2=ui。靜態(tài):調(diào)節(jié)R,使使VB1略大于于UONVB2略小于于-UON甲乙類類OCL求求Pom,PV,選晶晶體管管與乙乙類OCL一樣樣T1、T2管為甲乙類類工作狀狀態(tài)圖9.2.3T1和T2管在ui作用下輸輸入特特性中的圖圖解分析兩線間，T1，T2都導(dǎo)通圖3.3.17消交越越失真的互補補輸出級UBE倍增電路消交越失真圖3.3.18采用用復(fù)合管的準(zhǔn)準(zhǔn)互補級輸出出T1,T3先飽和當(dāng)T2,T4飽和時，產(chǎn)生生PomOTL互補對稱功率率放大電路VCCRLuo

D1D2B1T1T2R1REB2+uiR2+CL2CES1ccomR)U2/V(21P-=LCC2omccCES1RV81P,2VU?áá則若LCC2LCES1CCCC0cm1CCcm1CCC1ccVR2VR)U2/V(VIV)t(tdsinI21Vi2V2Pp?p-=òp=wwp==p4.2.4具具有推推動級的OCL功率放大大電路+VCC-VCC++-RB1RB2RD1D2T1T2T3T4RLuiuoR1R2RFAB該電路的電壓壓放