第6章-功率輸出電路

第六章：功率輸出電路內容提要內容提要功率輸出電路是指在給定的負載上提供所需功率的放大電路，其主要特點之一是工作于大信號狀態(tài)稱為功率輸出電路的原因在于“輸出電路”一詞可以體現(xiàn)工作于大信號的狀態(tài)，而“功率”一詞可以體現(xiàn)輸出信號著眼于“功率”本章著重講述功率輸出電路的特點，包括對功率輸出電路的特殊要求，由這些特殊要求決定的器件工作特點，以及為提高工作性能在選擇器件工作狀態(tài)、電路參數(shù)和采用電路形式方面的考慮對功率輸出電路的要求第一節(jié)：功率輸出電路的主要問題必須輸出大的功率，因而器件的動態(tài)運用范圍很大應該對外接負載有良好的適應性，其中包括在正常情況下負載變動時，對輸出電壓或電流穩(wěn)定性的要求，以及在異常情況下、負載短路或開路時，對器件的安全性要求非線性失真第一節(jié)：功率輸出電路的主要問題功率輸出電路中非線性失真的重要來源：電子器件進入強非線性區(qū)若使用簡諧波作為放大電路的輸入端，則在非線性失真后輸出將包括基波及各次諧波變壓器中鐵心磁化曲線的非線性非線性失真系數(shù)：各次諧波的非線性失真系數(shù)：多級放大電路失真系數(shù)的計算方法器件的安全運用第一節(jié)：功率輸出電路的主要問題為保證三極管的安全運用，必須做到以下幾方面：避免發(fā)生集電結的擊穿避免集電結過熱，集電極的功率損耗應低于最大容許值工作時不應進入二次擊穿區(qū)若三極管工作于一次擊穿的時間不長，則這種現(xiàn)象是可逆的二次擊穿會給三極留下永久的損傷集電極功率轉換效率第一節(jié)：功率輸出電路的主要問題集電極功率轉換效率：：集電極輸出交流功率：輸入直流功率電路工作原理(一)第二節(jié)：互補放大電路構成互補放大電路為推動級為推動級的集電極負載用于使輸出級兩管取得正向偏置為何不用電阻？靜態(tài)時調整上的電壓，從而：電路工作原理(二)第二節(jié)：互補放大電路動態(tài)時，分析可知，由于兩管極性不同，當加有同一輸入信號時，所產(chǎn)生的電流變化趨勢也不同，但都在負載上產(chǎn)生信號加強的效果由于理論上要求兩管參數(shù)相同，故該電路又稱為互補對稱電路電路工作原理(三)第二節(jié)：互補放大電路大信號下非線性失真的影響因素：器件輸入特性的非線性特性電流放大系數(shù)的非線性特性左圖電路為射極輸出電路左圖電路為互補輸出電路，與單管電路相比具有減小非線性失真的作用電路工作原理(四)第二節(jié)：互補放大電路假定信號源為恒壓源，且暫時不考慮負反饋的影響由于是射極輸出，具有高的輸入阻抗，故可不考慮兩管基極輸入的不對稱故互補對稱電路可以消除由于器件轉移特性非線性造成的不對稱失真分析可知輸出電流中只有奇次諧波輸出功率與負載電阻的關系(一)第二節(jié)：互補放大電路假定互補放大電路為恒流源使用圖解法來分析計算輸出功率分析可知，單管的等效負載電阻值是實際負載電阻值的兩倍分析可知，實線所示負載值的輸出功率最大最佳負載值：最佳負載的含義：無削波失真，以盡可能高的效率輸出指定的功率輸出功率與負載電阻的關系(二)第二節(jié)：互補放大電路當負載電阻值等于時，輸出功率為：移項可得：此時輸出功率最大，即集電極功率轉換效率最高若負載電阻不可變，則供電電壓為：需要注意，以上分析是針對單管而言的。在不考慮器件輸入電阻非線性時，應注意在設計時將任務書的指標進行換算后應用即由和聯(lián)合確定能量關系第二節(jié)：互補放大電路在最佳交流負載情況下，有：電源提供給器件的直流功率為：故在無信號時，有理想情況下，在設計功率輸出電路時，器件的容許功率損耗應大于兩倍最大交流輸出功率在輸出功率最高時，效率最高：效率與工作狀態(tài)的關系(一)第二節(jié)：互補放大電路在輸出功率最高時，效率達到最高但對于語言和音樂信號，信號達到最大值的概率是不大的，而且有相當一部分時間是處于無信號狀態(tài)，故其集電極轉換效率非常低欲提高效率，應從減小在小信號輸入時的直流輸入功率入手。例如將三極管的靜態(tài)工作點選在臨界截止狀態(tài)乙類工作狀態(tài)時的工作波形兩管輪流導通會產(chǎn)生交越失真效率與工作狀態(tài)的關系(二)第二節(jié)：互補放大電路甲乙類工作狀態(tài)：器件多半周導通乙類工作狀態(tài)：器件半周導通甲類工作狀態(tài)：器件全周導通應注意采用恒流源激勵與恒壓源激勵的區(qū)別單管電路不允許工作于甲乙類或乙類，否則非線性失真過大乙類互補放大電路的分析(一)第二節(jié)：互補放大電路假定：輸出電路器件靜態(tài)工作點選在器件輸入電壓處于臨界導通的狀態(tài)(應和零偏壓區(qū)別開來)信號源為恒流源分析可知：乙類互補放大電路的分析(二)第二節(jié)：互補放大電路乙類工作狀態(tài)下，電源提供的電流隨信號大小而變推導可得：直流輸入功率交流輸出功率兩管總損耗功率因此：對于實際的語言、音樂信號，可按照下式來選擇三極管準互補放大電路(一)第三節(jié)：其他功率輸出電路大功率輸出電路中可采用復合管互補電路。在這種電路中，輸出采用同一導通特性的管子，互補管則采用驅動輸出管的一對小功率的具有相反導通特性的管子，故此種電路稱為準互補電路可將準互補放大電路的驅動管和輸出管看做一個等效的復合管構成復合管的原則是驅動管向輸出管提供偏流相同導通特性的器件復合后仍為原導通特性；不同導通特性的器件復合后的導通特性取決于驅動管準互補放大電路(二)第三節(jié)：其他功率輸出電路推導可得，圖(a)中：圖(b)中：單電源供電互補放大電路第三節(jié)：其他功率輸出電路當采用單極性電源供電時，兩管發(fā)射極連接點的電壓為當電路工作于乙類狀態(tài)時，電容C成了VT2導通的直流供電電源電容的容量應足夠大，且工作頻率越低，電容容量越大推導可得當最低工作頻率下電容的容抗小于電阻的1/20時，方可保證電容上的電壓變化不超過VCC/20，即橋式電路第三節(jié)：其他功率輸出電路在以上甲類、乙類、甲乙類及單電源供電互補放大電路中，負載上可能得到的輸出電壓極限值為直流電源電壓的一半在理想情況下，負載上可能得到的最大輸出電壓極限值為，管子截止時所承受的反向電壓等于負載上輸出電壓的極限值橋式互補電路需要一對大小相等、相位相反的激勵電壓采用橋式互補放大電路可提高直流供電電壓的利用率保護電路第三節(jié)：其他功率輸出電路正常情況下，VT4和