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1、第九章功率放大电路本讲稿第一页，共二十四页第第9章章 9.19.19.1 功率放大电路概述功率放大电路概述 要求在多级要求在多级放大电路的末级（即输出级）输出一定的功放大电路的末级（即输出级）输出一定的功率，以驱动负载。率，以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电功率放大电路。路。9.1.1 功率放大电路的特点功率放大电路的特点一一、特点、特点1.能根据负载要求提供所需要的输出功率；能根据负载要求提供所需要的输出功率；2.具有较高的效率；具有较高的效率；3.信号基本不失真；信号基本不失真；4.半导体三极管的散热和保护问题；半导体三极
2、管的散热和保护问题；5.分析方法：晶体管小信号模型不能用，用图解法。分析方法：晶体管小信号模型不能用，用图解法。本讲稿第二页，共二十四页第第9章章 9.1二、主要技术指标二、主要技术指标1 最大输出功率最大输出功率Pom：在电路参数确定的情况下，负载上可：在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率，称为最大输出功率。能获得的最大交流功率，称为最大输出功率。2 转换效率转换效率 PomPV 100%=输出功率输出功率电源功率电源功率 100%=三、功率放大电路中的晶体管三、功率放大电路中的晶体管 注意极限参数注意极限参数PCM、ICM、U(BR)CEO的选择，的选择，以保证晶体管安全工
3、作。以保证晶体管安全工作。本讲稿第三页，共二十四页 tuCEiCiCIB=0Q00(3)乙类工作状态（半周导通）乙类工作状态（半周导通）(2)甲乙类工作状态甲乙类工作状态(1)甲类工作状态（全导通）甲类工作状态（全导通）tuCEiCiCQ00IB=0tuCEiCiCQ00IB=0第第9章章 9.1四、按晶体管的三种工作状态分类四、按晶体管的三种工作状态分类本讲稿第四页，共二十四页第第9章章 9.19.1.2 功率放大电路的组成功率放大电路的组成一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路图图9.1.1 小功率管共射放大电路的输出功率和效率的分析小功率管共
4、射放大电路的输出功率和效率的分析RCRbT-+V+Vccccu uo o-+u uI IC C1 1C C2 2RLQuCE 交流负载线直流负载线A AU UCEQCEQB BU UCEQCEQ+I+ICQCQRRL LVCCICQIBQDECiCVCC/RC本讲稿第五页，共二十四页第第9章章 9.1QuCE 交流负载线直流负载线A AU UCEQCEQB BU UCEQCEQ+I+ICQCQRRL LVCCICQIBQDECiCVCC/RC静态：静态：静态：静态：电源的直流功率电源的直流功率PV=ICQVCC（矩形面积（矩形面积ABCO）晶体管管耗晶体管管耗PC=ICQUCEQ（矩形面积（矩
5、形面积AQDO）RC的功率损耗的功率损耗PRcI2CQ RC（矩形面积（矩形面积QBCD）动态：动态：动态：动态：O本讲稿第六页，共二十四页第第9章章 9.1二、变压器耦合功率放大电路二、变压器耦合功率放大电路CTRLRbN N1 1N N2 2uI+VCCQuCE 交流负载线直流负载线A AB B2VCCICQVCCiC图9.1.2 单管变压器耦合功率放大电路本讲稿第七页，共二十四页第第9章章 9.11、单管变压器耦合功率放大电路、单管变压器耦合功率放大电路转换效率：转换效率：=50%使交流负载线交在横轴2VCC点上，保证动态最大。PVRL不变，交流分量幅值为ICQ。所以，本讲稿第八页，共二
6、十四页第第9章章 9.12、变压器耦合乙类推挽功率放大电路、变压器耦合乙类推挽功率放大电路RLN N1 1N N2 2uI T1N N2 2T2N N3 3N N3 3N N4 4+-+-+-推挽：同类管子在电路中推挽：同类管子在电路中交替导通。交替导通。等效电阻等效电阻能够获得的最大电压近似于能够获得的最大电压近似于VCC。图9.1.3 变压器耦合乙类推挽功率放大电路(a)本讲稿第九页，共二十四页第第9章章 9.1三、无输出变压器的功率放大电路三、无输出变压器的功率放大电路(OTL)用大容量电容取代变压器用大容量电容取代变压器ui四、无输出电容的功率放大电路四、无输出电容的功率放大电路(OC
7、L)采用正、负双电源供电。采用正、负双电源供电。T1、T2交交替工作，输出与输入之间双向跟随。替工作，输出与输入之间双向跟随。互补：不同类型管子交替工作，互补：不同类型管子交替工作，且均组成射极输出形式。且均组成射极输出形式。T1T2+VCCCRL+VCC/2+uo+-(-)-图图9.1.4 OTL电路电路图图9.1.5 OCL电路电路T1T2+VCCuiRL+-VCC(-)+uo-本讲稿第十页，共二十四页第第9章章 9.1五、桥式推挽功率放大电路五、桥式推挽功率放大电路(BTL)T1T3+VCCRL+T2T4+uO-优点优点：用单电源供电，：用单电源供电，且不用变压器和大电容。且不用变压器和
8、大电容。图图9.1.6 BTL电路电路缺点缺点：管子多，不易对称；：管子多，不易对称；损耗大；输入、输出无接地点。损耗大；输入、输出无接地点。-本讲稿第十一页，共二十四页9.2 互补功率放大电路互补功率放大电路 9.2.1.9.2.1.OCL电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理一、电路组成一、电路组成在在ui正半周正半周,T1导通导通,T2截止截止,T1的集电极电流的集电极电流ic1流过负载流过负载RL 在在ui负半周半周,T1截止截止,T2导通导通,T2的集电极电流的集电极电流ic2流过负载流过负载RL 第第9章章 9.21、基本、基本OCL电路电路T1T2+VCCuiRL+-VCC(-
9、)+uo-图图9.1.5 OCL电路电路ttuiiL00本讲稿第十二页，共二十四页图图9.2.1交越失真的产生交越失真的产生由于三极管由于三极管T1、T2没没有静态偏压，在发射结有静态偏压，在发射结电压小于死区电压时，电压小于死区电压时，产生产生交越失真交越失真。交越失真交越失真iBiB1iB2-uBE2ottoot1t4t1t2t2t3t3t4uBE1uBE2uBE1第第9章章 9.2本讲稿第十三页，共二十四页第第9章章 9.22、设置静态偏置消除交越失真设置静态偏置消除交越失真 偏置电路由二偏置电路由二极管极管D1、D2电阻电阻R1、R2和电位器和电位器RP组成。组成。图图9.2.2 消除
10、交越失真的消除交越失真的OCL电路电路例例9.2.1例例9.2.2+VccVccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-本讲稿第十四页，共二十四页二、工作原理二、工作原理1.当当ui0且逐渐增大时，且逐渐增大时，uBE1增大，增大，T1管基极电管基极电 流流iB1随之增大，发射极随之增大，发射极电流电流iE1也必然随之增大，负载电阻也必然随之增大，负载电阻RL上得到正方向电流；与此同时，上得到正方向电流；与此同时，ui的增大使的增大使uEB2减小，当减小到一定减小，当减小到一定数值时，数值时，T2管截止。管截止。2.当当ui0且逐渐减小时，且逐渐减小时，uBE2
11、增大，增大，T2管基极电管基极电 流流iB2随之增大，发射极随之增大，发射极电流电流iE2也必然随之增大，负载电阻也必然随之增大，负载电阻RL上得到负方向电流；与此同时，上得到负方向电流；与此同时，ui的减小使的减小使uEB1减小，当减小到一定减小，当减小到一定数值时，数值时，T1管截止。管截止。+VccVccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-图图9.2.2 消除交越失真的消除交越失真的OCL电路电路本讲稿第十五页，共二十四页第第9章章 9.2tuiuBE1-uBE2O1O2iB2iB1T1管输入特性T2管输入特性iB1iB2两管工作在甲乙类状态，两管工作
12、在甲乙类状态，在输入信号正半周，在输入信号正半周，主要由主要由T1管工作，管工作，负半周则主要为负半周则主要为T2管。管。图9.2.3 T1和T2管在ui作用下 输入特性中的图解分析本讲稿第十六页，共二十四页第第9章章 9.29.2.2 OCL电路的输出功率及效率电路的输出功率及效率图9.2.4 OCL电路的图解分析一、最大输出功率一、最大输出功率Pom当管压降下降到饱和压降时，当管压降下降到饱和压降时，负载上得到的最大输出电压幅负载上得到的最大输出电压幅值为值为VCC-UCES。本讲稿第十七页，共二十四页第第9章章 9.2二、效率二、效率 忽略基极回路电流时，忽略基极回路电流时，本讲稿第十八
13、页，共二十四页第第9章章 9.29.2.3 OCL电路中晶体管的选择电路中晶体管的选择一、最大管压降一、最大管压降二、集电极最大电流二、集电极最大电流+VccVccuoT1T2RLB1B2uiR1R2D1D2R3iC2iC1+-iL+-图图9.2.2 消除交越失真的消除交越失真的OCL电路电路本讲稿第十九页，共二十四页第第9章章 9.2三、集电极最大功耗三、集电极最大功耗晶体管损耗的功率：晶体管损耗的功率：PT PV-PO本讲稿第二十页，共二十四页第第9章章 9.2例例9.2.1 所示，已知所示，已知VCC=15V，输入电压为正弦波，晶，输入电压为正弦波，晶体管的饱和管压降体管的饱和管压降UC
14、ES=3V，电压放大倍数约为，电压放大倍数约为1，负载，负载电阻电阻RL=4。（1）求解负载上可能获得的最大功率和效率；）求解负载上可能获得的最大功率和效率；（2）若输入电压最大有效值为）若输入电压最大有效值为8V，则负载上能够获得的最大，则负载上能够获得的最大功率为多少？功率为多少？图图9.2.2本讲稿第二十一页，共二十四页第第9章章 9.2例例9.2.2 所示，负载所需最大功率为所示，负载所需最大功率为16W，负载电阻，负载电阻RL=8。设晶体管的饱和管压降。设晶体管的饱和管压降UCES=2V，试问：，试问：（1）电源电压至少应取多少伏？）电源电压至少应取多少伏？（2）若电源电压取）若电源电压取20V，则晶体管的最大集电极电流、最大管，则晶体管的最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功耗各为多少？压降和集电极最大功耗各为多少？图图9.2.2本讲稿第二十二页，共二十四页小小 结结一、功率放大电路的概念和分类一、功率放大电路的概念和分类二、二、OCL电路的工作原理和计算电路的工作原理和计算三、晶体管的选择三、晶体管的选择本讲稿第二十三页，共二十四页模拟电子技术结束本讲稿第二十四页，共二十四页