《微波功率放大器》分析.ppt

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1、模 拟 电 子 技 术功率放大电路功率放大电路第第 五五 章章模 拟 电 子 技 术 引引 言言5.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路5.1.1 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路模 拟 电 子 技 术引引 言言一、一、 功率放大的功率放大的 特殊要求特殊要求 Pomax 大，三极管尽限工作大，三极管尽限工作 = Pomax / PDC 要高要高失真要小失真要小模 拟 电 子 技 术二、共发射极放大电路的效率问题二、共发射极放大电路的效率问题cecmaxoUIP +VCCRLC1+RBuce = uocemcm21UI CCCCCCDCVIV

2、iP % 25/DCmaxomax PP SuCE iCO tiCO QIcmUcem设设“Q”设置在设置在交流负载线中点交流负载线中点VCCIC S4模 拟 电 子 技 术三、放大电路的工作状态三、放大电路的工作状态甲类甲类( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙类乙类( ( ) ) tiCO Icm ICQ2 甲乙类甲乙类( ( 0 V1 导通导通 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 拟

3、 电 子 技 术例例 1 已知：已知：VCC = VEE = 24 V，RL = 8 ， 忽略忽略 UCE( (sat) ) 求求 Pom 以及此时的以及此时的 PDC、PC1， 并选管。并选管。)W(36822422LCC2om RVP 解解 PDC= 2V2CC / RL= 2 242 / ( 8) = 45.9 (W)RLV1V2+VCC+ui +uo VEE模 拟 电 子 技 术)(21oDCC1PPP = 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W)W( 2 . 7362 . 0m1C PU(BR)CEO 48 VICM 24 / 8 = 3 (A)可选：可选：U(BR)CEO =

4、 60 100 VICM = 5 APCM = 10 15 W模 拟 电 子 技 术5.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路给给 V1、V2 提提供静态电压供静态电压 tiC0 ICQ1ICQ2克服交越失真思路：克服交越失真思路：电路：电路：RLRV3V4V1V2+VCC+ui +uo VEEV5模 拟 电 子 技 术5.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路当当 ui = 0 时，时，V1、V2 微导通。微导通。当当 ui 0 ( ( 至至 ) )， V2 微导通微导通 充分

5、导通充分导通 微导通；微导通； V1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。模 拟 电 子 技 术克服交越失真的电路克服交越失真的电路V1V2V3V4V1V2RtB1B2 21BBURTt)(212BE3CE3RRRUU V1V2V3R2R1模 拟 电 子 技 术实际电路实际电路V4RL+VCC+uo V1V2V3 VEER*1R2R3R4RL+VCC+uo V1V2V3V4V5 VEE+ui R模 拟 电 子 技 术二、功率和效率二、功率和效率RLV1V2+VCC+ui +uo VEE1. 输出功率输出功率cmom21cm21om21cooIUIUIUP L2om21Lom221/RIRU

6、 最大不失真输出电压、电流幅度：最大不失真输出电压、电流幅度：CE(sat)CCommUVU LCCLommcmm/RVRUI 最大输出功率最大输出功率 omPL2CC)(21RV L2CE(sat)CC2)(RUV 最大输出功率最大输出功率L2L2CE(sat)CC212)(omRVRUVPCC 2. 电源功率电源功率 cm0cmC1C1)(d sin21IttIiI PDC = IC1VCC + IC2VEE= 2IC1VCC= 2VCCUom/ RL最大输出功率时：最大输出功率时：PDC = 2V 2CC / RLPDC = 2V 2CC / RL3. 效率效率DCoPP ,/Lom22

7、1oRUP PDC = 2VCCIcm / LcmCCom2 4RIVU 4CComVU %5 .784max 实际约为实际约为 60%最大输出功率时：最大输出功率时：模 拟 电 子 技 术二、复合管互补对称放大电路二、复合管互补对称放大电路1. 复合管复合管( (达林顿管达林顿管) )目的：实现管子参数的配对目的：实现管子参数的配对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 拟

8、 电 子 技 术V1V2NPN + NPNNPNV1V2PNP + PNPPNPV1V2NPN + PNPNPNV1V2PNP + NPNPNP模 拟 电 子 技 术构成复合管的规则：构成复合管的规则：1) ) B1 为为 B，C1 或或 E1 接接 B2 ， C2、E2 为为 C 或或 E；2) ) 应保证发射结正偏，集电结反偏；应保证发射结正偏，集电结反偏；3) ) 复合管类型与第一只管子相同。复合管类型与第一只管子相同。模 拟 电 子 技 术V1V2 练习：练习：接有泻放电阻的复合管：接有泻放电阻的复合管：V1V2ICEO1 2 ICEO1R泻放泻放电阻电阻减小减小模 拟 电 子 技 术

9、V1、V3 NPNV2、V4 PNPR3 、R5 穿透电流泄放电阻穿透电流泄放电阻准互补对称电路准互补对称电路2. 复合管互补对称电路举例复合管互补对称电路举例RLRPV4+VCCV5V1V2R2RB1RB2+uo +ui +V6V7V8EUB3R1R5R3IC8RE1RE2R4V3UB8模 拟 电 子 技 术RE1 、RE2 稳定稳定 “Q”、过流保护、过流保护取值取值 0.1 0.5 V5 V7、RP 克服交越失真克服交越失真R4 使使 V3、V4 输入电阻平衡输入电阻平衡V8 构成前置电压放大构成前置电压放大RB1 引入负反馈，提高稳定性。引入负反馈，提高稳定性。UE UB8 IB8 I

10、C8 UB3 UE 模 拟 电 子 技 术差分对管，构成前置放大级差分对管，构成前置放大级镜像恒流源，镜像恒流源，差分放大电差分放大电路的有源负载路的有源负载NPNPNP因因 PNP 管管 小，采用小，采用三只三只管子复合而成管子复合而成克服克服交越交越失真失真图5.1模 拟 电 子 技 术三、甲乙类单电源互补对称放大电路三、甲乙类单电源互补对称放大电路 OTL电路电路( (Output Transformerless ) )RLRBV4VEE+VCCV5V1V2CERERB1RB2+uo +ui +CE电容电容 C 的作用：的作用：1) )充当充当 VCC / 2 电源电源2) )耦合交流信

11、号耦合交流信号模 拟 电 子 技 术 2 CCE/VU 当当 ui = 0 时时: 2 CCC/VU 当当 ui 0 时时：V2 导通，导通，C 放电，放电，V2 的等效电源电压的等效电源电压 0.5VCC。当当 ui 0 时时：V1导通，导通，C 充电，充电，V1 的等效电源电压的等效电源电压 + 0.5VCC。应用应用 OCL 电路有关公式时，要用电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代取代 VCC 。模 拟 电 子 技 术OCL 电路和电路和 OTL 电路的比较电路的比较OCLOTL 电源电源双电源双电源单电源单电源信号信号交、直流交、直流交流交流频率响应频率响应好好fL 取决于输出耦

12、合电容取决于输出耦合电容 C电路结构电路结构较简单较简单较复杂较复杂PomaxLCC2Lom22121RVRU LCC2L2om8121RVRU 第第 八八 章功率放大电路章功率放大电路模 拟 电 子 技 术5.2集成功率放大器集成功率放大器及其应用及其应用 引言引言 5.2.2 DG810 集成功放及其应用集成功放及其应用 5.2.3 TD2040 集成功放及其应用集成功放及其应用 5.2.1 LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用模 拟 电 子 技 术组成：组成：前置级、中间级、输出级、偏置电路前置级、中间级、输出级、偏置电路特点：特点：输出功率大、效率高输出功率大、效率高有过流、过

13、压、过热保护有过流、过压、过热保护引言引言模 拟 电 子 技 术5.2.1 LM386 集成功放及其应用集成功放及其应用1. 典型应用参数：典型应用参数：直流电源：直流电源： 4 12 V额定功率：额定功率： 660 mW带带 宽：宽： 300 kHz输入阻抗：输入阻抗： 50 k 12348765引脚图引脚图模 拟 电 子 技 术2. 内部电路内部电路1. 8 开路时，开路时， Au = 20( (负反馈最强负反馈最强) )1. 8 交流短路交流短路 Au = 200( (负反馈最弱负反馈最弱) )电压串电压串联负反联负反馈馈模 拟 电 子 技 术V1、V6 ：V3、V5：V2、V4：射级跟

14、随器，高射级跟随器，高 Ri双端输入单端输出差分电路双端输入单端输出差分电路恒流源负载恒流源负载V7 V12： 功率放大电路功率放大电路V7 为驱动级为驱动级( (I0 为恒流源负载为恒流源负载) )V11、V12 用于消除交越失真用于消除交越失真V8、V10 构成构成 PNP 准互补对称准互补对称模 拟 电 子 技 术3. 典型应用电路典型应用电路模 拟 电 子 技 术 LM3861234785RPC1C2C3C4C5C610 F36 k 10 F100 F220 F0.1 F8 10 .047 F+VCC6输出电容输出电容( (OTL) )频率补偿，抵消电频率补偿，抵消电 感高频的不良影响

15、感高频的不良影响防止自激等防止自激等调节电压调节电压放大倍数放大倍数模 拟 电 子 技 术5.2.2 DG810 集成功放及其应用集成功放及其应用 标准音频功率放大标准音频功率放大功率大、噪声小、频带宽、功率大、噪声小、频带宽、工作电源范围宽、有保护电路工作电源范围宽、有保护电路输出电容输出电容输入输入偏置偏置交流负反馈交流负反馈频率补偿，防自激等频率补偿，防自激等自举电容自举电容频率补偿频率补偿防自激等防自激等VCC = 15 V 时时输出功率输出功率 6 W+VCCuiC9R1R4C2DG81011294785C1C8C7C4C5C65 F100 k .01 F100 F1000 pF0.

16、1 F4 56 4 700 pF10100 F100 F100 R3R21000 F100 FC101 电源滤波电源滤波模 拟 电 子 技 术5.2.3 TD2040 集成功放及其应用集成功放及其应用 特点：特点： 输出短路保护、自动限制功耗、有过热关机保护输出短路保护、自动限制功耗、有过热关机保护参数：参数： 直流电源：直流电源： 2.5 20 V开环增益：开环增益：80 dB功率带宽：功率带宽：100 kHz输入阻抗：输入阻抗：50 k 输出功率：输出功率：22 W ( (RL = 4 ) )双电源双电源( (OTL) )应用应用电源滤波电源滤波频率补偿频率补偿防自激等防自激等输出功率可输

17、出功率可大于大于 15 W交流电交流电压串联压串联负反馈负反馈R1C2220 k 680 22 FR3R2ui12435C1C7C3C4C5C61 F22 k 220 F220 F0.1 F4 5 +VCC( (16 V) )20400.01 F0.1 F VEE( 16 V)R4大电容滤除低频成分大电容滤除低频成分小电容滤除高频成分小电容滤除高频成分35.33680/220001 uAdB30lg20 uA模 拟 电 子 技 术单电源单电源( (OTL) )应用：应用：交流电压串联交流电压串联负反馈负反馈使使 U1 = 0.5VCCC2680 22 FR4ui435C1C6C3C4C5C71

18、 F22 k 2.2 F220 F0.1 F4 5 +VCC( (16 V) )0.01 FR6R522 k 22 k 22 k R2R321R1204035430 dB模 拟 电 子 技 术1. 功率管的工作类型功率管的工作类型类别类别特点特点Q 点点波波 形形甲类甲类无失真无失真Q 较高较高ICQ 较大较大Q 较高较高甲乙类甲乙类有失真有失真效率高效率高ICQ 小小Q 较低较低乙类乙类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 功放电路的特性功放电路的特性模 拟 电 子 技 术OCLOTL优优点点

19、缺缺点点 主主要要公公式式结构简单，效率高，结构简单，效率高，频率响应好，易集成频率响应好，易集成结构简单，效率高，频率结构简单，效率高，频率响应好，易集成，单电源响应好，易集成，单电源双电源，双电源，电源利用率不高电源利用率不高输出需大电容，输出需大电容，电源利用率不高电源利用率不高最大输出功率最大输出功率LCC2om21RVP LCC2om81RVP 直流电源消耗功率直流电源消耗功率cmCCE2IVP cmCCE1IVP 效率效率%5 .78 理理想想 %5 .78 理理想想 最大管耗最大管耗omC1m2 . 0PP omC1m2 . 0PP 模 拟 电 子 技 术作业： P220 5.2.4 P221 5.3.5结束结束