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1、第第9章章 功率放大电路功率放大电路9.1 功率放大电路概述功率放大电路概述9.2 互补功率放大电路互补功率放大电路2021/9/1219.19.1 功率放大电路功率放大电路概述概述 一一.在多级在多级放大电路的末级是功率放大级，对功率放大电路的末级是功率放大级，对功率放大电路的基本要求是：放大电路的基本要求是：(1)输出功率输出功率尽可能大尽可能大9.1.1 功率放大电路的功率放大电路的特点特点特点特点最大最大基本不失真基本不失真输出功率输出功率:Pom不产生不产生截止失真截止失真和和饱和失真饱和失真最大最大基本不失真基本不失真输出电压有效值输出电压有效值基本不失真基本不失真最大最大基本不失
2、真基本不失真输出电压峰值输出电压峰值足够足够大大的输入的输入ui负载上获得的负载上获得的功率功率2021/9/122(2)转换效率要高转换效率要高转换效率定义为转换效率定义为:PomPV 100%=最大最大基本基本不失真不失真输出输出功率功率当时直流电源功率当时直流电源功率 100%=(3)非线性失真要小非线性失真要小加入加入交流交流负反馈来减小非线性失真负反馈来减小非线性失真交流功率交流功率直流功率直流功率负载上的最大不失真交流电流有效值乘负载上的最大不失真交流电流有效值乘以负载上的最大不失真交流电压有效值以负载上的最大不失真交流电压有效值直流电源输出电流平均直流电源输出电流平均值及直流电压
3、之积值及直流电压之积2021/9/123 二二.功放中晶体管工作在尽限运用状态：功放中晶体管工作在尽限运用状态：ICM、PCM、U(BR)CEOICM最大最大集电极电流集电极电流U(BR)CEOc-e间能承受的间能承受的最大最大管压降管压降PCM集电极集电极最大最大耗散功率耗散功率瞬时集电极耗散功率瞬时集电极耗散功率要晶体管安全工作，需满足要晶体管安全工作，需满足峰值处峰值处一个周期内一个周期内的平均值的平均值峰值处峰值处2021/9/124图1.3.7 晶体管的极限参数2021/9/125三、分析方法：图解法。三、分析方法：图解法。2021/9/126 功率放大电路的三种工作状态功率放大电路
4、的三种工作状态(1)晶体管甲类工作状态晶体管甲类工作状态Q点基本被设在点基本被设在AC负载线的负载线的中点中点上上一个一个T工作时工作时,在输入信号幅值不在输入信号幅值不太大时太大时,不产生不产生截止或饱和失真截止或饱和失真当输入幅值过大时当输入幅值过大时同时产生同时产生截止失截止失真真和和饱和失真饱和失真导通角导通角360度度第二章第二章tuCEiCiCIB=0Q00UCESVcc2021/9/127(2)晶体管甲乙类工作状态晶体管甲乙类工作状态IBQ(ICQ)略大于零略大于零一个一个T工作时工作时,容易产生容易产生截止失真截止失真导通角在导通角在180度度和和360度之间度之间需要两个需要
5、两个iCuCEiCQ00IB=0UCESVcct2021/9/128(3)晶体管乙类工作状态晶体管乙类工作状态IBQ(ICQ)等于零等于零一个一个T工作时工作时,肯定产生肯定产生截止失真截止失真导通角导通角180度度需要两个需要两个uCEiCiCQ00IB=0UCESVcct2021/9/129工作在甲类状态工作在甲类状态一般先产生截止失真一般先产生截止失真最大最大基本不失真基本不失真集电极交流电流集电极交流电流幅值为幅值为ICQ上能得到的最大上能得到的最大交流功率交流功率为为:扬声器扬声器RL很小，很小，AC负载负载线很陡线很陡直流电源提供的直流电源提供的直流功率约直流功率约为：为：直流负载
6、线：直流负载线：交流负载线：交流负载线：忽略忽略iBuo0最大最大基本不失真基本不失真输出电压输出电压幅值为幅值为Ucem2021/9/1210共射放大电路共射放大电路(第二章第二章)也有功率输出，也有功率输出，但效率较低。但效率较低。2021/9/1211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直流负载线：直流负载线：工作在甲类状态工作在甲类状态uiuoRbic交流负载线：交流负载线：如有阻抗匹配：如有阻抗匹配：则交流负载线与则交流负载线与x轴交于轴交于2VCCQ点位于交流负载线中点点位于交流负载线中点忽略忽略UCES和和ICEO同时产生同时产生截止失截止失真真和和饱和失真饱和失
7、真当输入幅值过大时当输入幅值过大时uo0无无RC2021/9/1212最大最大基本不失真基本不失真集电极交流电流集电极交流电流幅值为幅值为ICQ上能得到的最大交流功率为上能得到的最大交流功率为:直流电源提供的直流电源提供的直流功率约直流功率约为：为：假设变压器耦合无损耗假设变压器耦合无损耗即即上能得到的最大交流功率为上能得到的最大交流功率为:最大最大基本不失真基本不失真交流输出电压交流输出电压幅值为幅值为Vcc2021/9/1213E红红:先产生先产生截止失真截止失真最大最大基本不失真基本不失真集电极交流电流集电极交流电流幅值为幅值为ICQ上能得到的最大交流功率为上能得到的最大交流功率为:直流
8、电源提供的直流电源提供的直流功率约直流功率约为：为：假设变压器耦合无损耗假设变压器耦合无损耗uo0最大最大基本不失真基本不失真交流输出电压交流输出电压幅值为幅值为Ucem2021/9/1214F绿绿:先产生先产生饱和失真饱和失真最大最大基本不失真基本不失真集电极交流电流集电极交流电流幅值为幅值为IDF上能得到的最大交流功率为上能得到的最大交流功率为:直流电源提供的直流电源提供的直流功率约直流功率约为：为：假设变压器耦合无损耗假设变压器耦合无损耗最大最大基本不失真基本不失真交流输出电压交流输出电压幅值为幅值为Ucem2021/9/1215在阻抗匹配和变压器耦合无损耗的在阻抗匹配和变压器耦合无损耗
9、的前提条件下，转换效率能达到前提条件下，转换效率能达到50%甲类工作状态下的功放，其最大转换效率为甲类工作状态下的功放，其最大转换效率为50%2021/9/1216通常采用通常采用互补互补对称式对称式功率放大电路，分为无输出电容功率放大电路，分为无输出电容(OCL)和和有输出电容有输出电容(OTL)两种方式。两种方式。OTL电路T1,T2工作在工作在乙类乙类状态状态2021/9/1217-VCCOCL电路T1,T2工作在工作在乙类乙类状态状态2021/9/1218-VCCT1的的AC负载线负载线T2的的AC负载线负载线OCL电路ui正半周时，正半周时，T1通，通，T2止止ui负半周时，负半周时
10、，T1止，止，T2通通uo的正半周由的正半周由T1提供提供,正电源正电源工作工作uo的负半周由的负半周由T2提供提供,负电源负电源工作工作忽略开启电压忽略开启电压2021/9/1219tui0.2 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路 9.2.1 9.2.1 无输出电容的互补对称无输出电容的互补对称功率放大电路功率放大电路(OCL电路电路)1.1.电路组成电路组成电路组成电路组成ilVccVccRLic2ic1uiT1T2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
11、的集电极电流ic2流过负载流过负载RL T1、T2均为均为乙类乙类工作状态工作状态,即即ICQ1=ICQ2=0+-uoEB0iL=iltic1=iC10ic20ic102021/9/1220T1T2同时产同时产生饱和失真生饱和失真当输入当输入ui幅值幅值过大时过大时最大最大不失真不失真输输出电压幅值出电压幅值最大最大不失真不失真集电极电流幅值集电极电流幅值o1o2o2021/9/12219.2.29.2.2L2CES1ccomR)U(V21P-=OCL 电路的电路的最大不失真最大不失真输出功率及效率输出功率及效率L2ccomccCES1R2VP,VV 2UON调节调节R1或或R2，使，使VE=
12、0，UO=0注意注意若若R、D1、D2中任意一个元件虚中任意一个元件虚焊，则焊，则T1、T2管有较大的基极电管有较大的基极电流通过，从而导致流通过，从而导致T1、T2管有较管有较大的集电极电流，以至于大的集电极电流，以至于T1、T2管可能因功耗过大而烧坏。管可能因功耗过大而烧坏。动态动态:ur、ud1、ud2很小，可忽略不计，所以很小，可忽略不计，所以ub1=ub2=ui。静态静态:调节调节R,使使VB1略大于略大于UONVB2略小于略小于-UON甲乙类甲乙类OCL求求Pom,PV,选选晶体管与乙类晶体管与乙类OCL一样一样T1、T2管为管为甲乙类甲乙类工作状态工作状态2021/9/1232图
13、9.2.3 T1和T2管在ui作用下 输入特性中的图解分析两线间，两线间，T1，T2都导通都导通2021/9/1233图3.3.17 消交越失真的互补输出级UBE倍增电路倍增电路消交越失真消交越失真2021/9/1234图3.3.18 采用复合管的准互补级输出T1,T3先饱和先饱和当当T2,T4饱和饱和时，产生时，产生Pom2021/9/1235OTL互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路VCCRLuo D1D2B1T1T2R1REB2+uiR2+CL2CES1ccomR)U2/V(21P-=LCC2omccCES1RV81P,2VU 则则若若LCC2LCES1CCCC0cm1CCcm1CCC1ccVR2VR)U2/V(VIV)t(tdsinI21Vi2V2Pp p p p-=p p=w ww wp p=p p2021/9/12364.2.4 具有推动级的具有推动级的OCL功率放大电路功率放大电路+VCC-VCC+-RB1RB2RD1 D2T1T2T3T4RLuiuoR1R2RFAB该电路的电压该电路的电压放大倍数为：放大倍数为：E1FfRR1A+=2021/9/1237作业：作业：9.3(9.4),9.6(9.8),9.7(9.7),9.8(9.9),9.10(9.11),9.12(9.13)2021/9/1238