功率放大電路

功率放大電路第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五主要內(nèi)容概述互補推挽功率放大電路功率管的使用和保護2第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五§7.1概述功率放大器的用途和特點功放提高效率的主要途徑3第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五模擬電子設備的四大部分如圖：~電壓放大器功率放大器負載（換能器）把電能轉換為其他形式的能量為了獲得大的輸出功率，必須使：1、輸出信號電壓大；2、輸出信號電流大；3、放大電路的輸出電阻與負載匹配。高效率地向負載提供失真不大的額定功率，以驅動執(zhí)行機構把微弱的信號電壓放大，是小信號放大器信號源7.1.1功率放大器的用途和特點4第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五對功放電路的要求1、輸出功率盡可能大2、效率高為獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓、電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子通常在極限狀態(tài)下工作。主要技術指標：最大輸出功率Pom。功率放大器的輸出功率是由直流電源能量轉換得到的。其轉換能力稱為效率，即PT：耗散在管子集電極上的功率，稱管耗5第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五3、非線性失真小4、功放管的散熱問題5、分析方法

由于功率放大器工作在大信號狀態(tài)，不可避免要產(chǎn)生非線性失真。且輸出功率越大，失真越大。實際中需在獲得最大功率的同時，盡可能把非線性失真限制在允許的范圍內(nèi)。

功放管在極限運用時，uCE最大值接近U（BR）CEO，iC最大值接近ICM，Po接近PCM，且有相當大功率消耗在集電結上，要考慮功放管的散熱和保護問題。

在大信號下，小信號模型已不再適用，需采用圖解分析法。6第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五7.1.2功放提高效率的主要途徑PT

管子在信號一周期內(nèi)導通時間越短，相應管耗越小，效率就越高。

在低頻功放電路中，按管子集電極電流流通時間的不同可分為：甲類放大乙類放大甲乙類放大7第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五甲類：Q點設在放大區(qū)中部，整個信號周期內(nèi)iC≥0甲乙類：管子在靜態(tài)時微導通，信號半周期以上iC≥0。乙類：Q點設在截止區(qū)邊緣，信號半周期內(nèi)iC≥0。最低，≤50%。失真最小。最高，可接近78.5%。失真最大。略低于乙類。8第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五§7.2互補推挽功率放大電路乙類互補推挽放大電路甲乙類互補推挽放大電路單電源互補推挽放大電路

乙類和甲乙類放大的效率較高，但波形嚴重失真。為解決效率和失真的矛盾，需要在電路結構上采取措施。9第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五7.2.1乙類互補推挽放大電路1、電路結構T1為NPN管，與負載RL組成正向跟隨ui的射極輸出器；T2為PNP管，與負載RL組成反向跟隨ui的射極輸出器；10第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五當輸入信號ui=0時，Q？IC1=IC2=0，UCE1=UCE2=VCCuo=011第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五2、工作原理

當ui

處于正半周時，T1導通，T2截止，電流iC1通過負載RL。

當ui為負半周時，T2導通，T1截止，電流iC2通過負載RL。T1、T2輪流導通，在負載RL上合成一個完整的不失真波形。

利用兩個特性對稱的反型BJT互相補足的特點，完成推挽放大功能，故稱雙電源供電的互補對稱推挽功率放大器。12第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五3、主要參數(shù)估算設輸入信號：ui=Uimsinωt輸出信號電壓幅值：

UomUim輸出信號電流幅值：

Iom=Icm13第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五1）輸出功率PoUom

UimIom=Icm管子極限運用時，2）直流電源供給的功率Pv

互補推挽電路中，正、負電源在一周內(nèi)輪流供電，故電源提供的總功率為：管子極限運用時，14第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五3）效率η管子極限運用時，4）管耗PTT1、T2在信號一周內(nèi)輪流導通，則PT1=PT2。乙類工作時，靜態(tài)管耗為零PT是Uom的二次函數(shù)?？捎肞T對Uom求導的辦法求出其最大值：15第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五當時，PT取得最大值。T1、T2在信號一周內(nèi)輪流導通，則

PT1=PT2。PT16第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五5）功率管參數(shù)的選擇U(BR)CEO的選擇ICM的選擇PCM的選擇T1導通T2截止時，T2所承受的最大反壓為T1、T2的最大反壓為17第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五

嚴格說，輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，三極管不導電。因此在正、負半周交替過零處會出現(xiàn)一些非線性失真，這個失真稱為交越失真。交越失真圖7.2.2甲乙類互補推挽放大電路18第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五1、交越失真問題交越失真的含義tuo交越失真uit

當輸入信號ui為正弦波時，輸出信號在過零前后出現(xiàn)的失真便為交越失真。iBiBuBEtuitUT

交越失真產(chǎn)生的原因在于晶體管特性存在非線性，

ui

<UT以前晶體管導通不好。19第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五克服交越失真的措施（1）、電路中增加Ｒ１、Ｄ２、Ｄ２、R2支路R1D1D2R2+VCC-VCCuouiiLRLT1T2

靜態(tài)時，T1、T2兩管發(fā)射結電位分別為二極管D1，D2的正向導通壓降，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)；

動態(tài)時，設ui加入正弦交流信號。正半周，T2截止，T1進入良好的導通狀態(tài)；負半周，T1截止，T2

進入良好的導通狀態(tài)。20第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五

為更換好地和T1、T2兩發(fā)射結電位配合，克服交越失真，電路中的D1、D2兩二極管可以用UBE電壓倍增電路替代。（2）、UBE電壓倍增電路B1B2+-BER1R2UIBIUUBE

合理選擇R1、R2大小，B1、B2間便可得到UBE任意倍數(shù)的電壓。

圖中B1、B2分別接T1、T2的基極。假設I>>IB，則21第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五2、甲乙類互補推挽電路

為消除交越失真，可給T1、T2一很小的偏置電壓，使其在靜態(tài)時處于微導通狀態(tài)，工作在甲乙類。二極管提供偏置UBE倍增電路提供偏置22第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五7.2.3單電源互補推挽放大電路R1、R2、Re提供合適的直流偏置，并使

當ui≤0，T2導電，iC2流過RL，同時向C充電；當ui≥0，T3導電，C通過RL放電。1、OTL電路(OutputTransformerLess)23第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五由于T2、T3的工作電壓均為0.5VCC，因而Po、PT、Pv等的計算，只須將乙類互補電路指標計算中的VCC代之以0.5VCC即可。就可用一個電源VCC和一個電容C代替雙電源。設ui的下限頻率為fL，電容C的大小若滿足：24第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五2、帶自舉的OTL電路無C3時，電路的最大輸出電壓幅度較理想時小。R3、C3為自舉電路。靜態(tài)時，C3充電至當ui≤0，T2導電，由于C3足夠大，UC3不變，則UKUGUom+25第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五7.2.4采用復合管的互補對稱放大電路

復合管可由兩個或兩個以上的三極管組合而成。它們可以由相同類型的三極管組成，也可以由不同類型的三極管組成。無論由相同或不同類型的三極管組成復合管時，必須：1、在前后兩個三極管的連接關系上，應保證前級三極管的輸出電流與后級三極管的輸入電流的實際方向一致。2、外加電壓的極性應保證前后兩個三極管均為發(fā)射結正偏，集電結反偏，使兩管都工作在放大區(qū)。26第二十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期五becibic1

2晶體管的類型由復合管中的第一支管子決定。復合NPN型復合PNP型becibic1、復合管的結構與參數(shù)27第二十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期