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1、第27讲 功率放大电路本讲稿第一页，共十七页第二十七讲第二十七讲 功率放大电路功率放大电路一、概述二、互补输出级的分析计算本讲稿第二页，共十七页一、概述一、概述1.功率放大电路研究的问题功率放大电路研究的问题 （1）性能指标：输出功率和效率。性能指标：输出功率和效率。若已知若已知Uom，则可得，则可得Pom。最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。（2）分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。（3）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。在功放中，晶体管通过的最大集电极或
2、射极电流接近最大集电极在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集电极电流，承受的最大管压降接近电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电压，消耗的最大功率接反向击穿电压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。本讲稿第三页，共十七页2.对功率放大电路的要求对功率放大电路的要求（1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态（2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态（3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通
3、状态）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。功率尽可能大。（2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为放管的集电极电流近似为0。3 3、晶体管的工作方式、晶体管的工作方式本讲稿第四页，共十七页（1 1）变压器耦合功率放大电路）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路单管甲类电路 输入信号增大，输出功率如何变化？输入信号增大，输出功率如何变化？输入信号增大，管子的平均电
4、流如何变化？输入信号增大，管子的平均电流如何变化？输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？4.功率放大电路的种类功率放大电路的种类适合做功放吗？适合做功放吗？本讲稿第五页，共十七页乙类推挽电路乙类推挽电路 信号的正半周信号的正半周T1导通、导通、T2截止；负半周截止；负半周T2导通、导通、T1截止。截止。两只管子交替工作，称为两只管子交替工作，称为“推挽推挽”。设。设 为常量，则负载上可获得正为常量，则负载上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。本讲稿第六页，共十七页（2）OT
5、L电路电路 输入电压的正半周：输入电压的正半周：VCCT1CRL地地 C 充电。充电。输入电压的负半周：输入电压的负半周：C 的的“”T2地地RL C“”C 放电。放电。C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。电路低频特性差。因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路电路。本讲稿第七页，共十七页（3）OCL电路电路输入电压的正半周：输入电压的正半周：VCCT1RL地地输入电压的负半周：输入电压的负半周：地地RL T2 VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。两只管子交替
6、导通，两路电源交替供电，双向跟随。静态时，静态时，UEQ UBQ0。本讲稿第八页，共十七页（4）BTL电路电路 输入电压的正半周：输入电压的正半周：VCC T1 RL T4地地输入电压的负半周：输入电压的负半周：VCC T2 RL T3地地是双端输入、双端输出形是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均式，输入信号、负载电阻均无接地点。无接地点。管子多，损耗大，使效率管子多，损耗大，使效率低。低。本讲稿第九页，共十七页几种电路的比较几种电路的比较 变压器耦合乙类推挽：变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率低，低单电源供电，笨重，效率低，低频特性差。频特性差。OTLOTL电路：电路：电路
7、：电路：单电源供电，低频特性差。单电源供电，低频特性差。OCLOCL电路：电路：电路：电路：双电源供电，效率高，低频特性好。双电源供电，效率高，低频特性好。BTLBTL电路：电路：电路：电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。输出。本讲稿第十页，共十七页二、二、互补输出级的分析估算互补输出级的分析估算求解输出功率和效率的方法求解输出功率和效率的方法:然后求出电源的平均功率，然后求出电源的平均功率，效率效率1.输出功率输出功率在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，则，则本讲稿第十一页，共十七页2.效率效率本讲稿第十二页，共十七页3.晶
8、体管的极限参数晶体管的极限参数PT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得 在输出功率最大时，因管压降最小，故管在输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。电流最小，故管子损耗也不大。管子功耗与输出电压峰值的关系为管子功耗与输出电压峰值的关系为本讲稿第十三页，共十七页因此，选择晶体管时，其极限参数因此，选择晶体管时，其极限参数将将UOM代入代入PT的表达式，可得的表达式，可得本讲稿第十四页，共十七页1.指出图中放大电路部分；指出图中放大电路部分；2.说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还
9、是交流反馈，若为交流负反馈则说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若为交流负反馈则说明其反馈组态；说明其反馈组态；3.最大输出功率和效率的表达式；最大输出功率和效率的表达式；4.说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；5.说明说明D1D3和和RW的作用，的作用，C1C4的作用；的作用；6.说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。讨论一讨论一本讲稿第十五页，共十七页讨论二：讨论二：图示各电路属于哪种功放？图示各电路属于哪种功放？本讲稿第十六页，共十七页清华大学 华成英 讨论三讨论三：出现下列故障时，将产生什么现象出现下列故障时，将产生什么现象?1.R2短路；短路；2.R2断路；断路；3.D1短路；短路；4.D1断路；断路；5.T1集电极开路。集电极开路。T2、T5的极限参数：的极限参数：PCM1.5W，ICM600mA，UBR（CEO）40V。本讲稿第十七页，共十七页