《《功率放大电路 》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《功率放大电路 》PPT课件.ppt（37页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1第第8章章功率放大电路功率放大电路第第8章章功率放大电路功率放大电路8.1功率放大电路的特点与分类功率放大电路的特点与分类8.3互补推挽乙类功率放大电路互补推挽乙类功率放大电路2第第8章章功率放大电路功率放大电路8.1功率放大电路的特点与分类功率放大电路的特点与分类以提供负载足够大的功率为主要目的的放大器，称为以提供负载足够大的功率为主要目的的放大器，称为功率放大器。功率放大器。从能量控制的观点来看，从能量控制的观点来看，功率放大器和电压放大器功率放大器和电压放大器没有本质的区别没有本质的区别。但是，两者所要。但是，两者所要完成的任务不同完成的任务不同。电电压放大器压放大器的主要要求是使负载
2、得到不失真的电压信号，的主要要求是使负载得到不失真的电压信号，讨论的主要指标是电压放大倍数、输入和输出电阻等，讨论的主要指标是电压放大倍数、输入和输出电阻等，输出功率并不一定大。而输出功率并不一定大。而功率放大器功率放大器则不同，它主要要则不同，它主要要求获得一定的不失真的输出功率，通常是在大信号状态求获得一定的不失真的输出功率，通常是在大信号状态下工作，因此，功率放大器包含着一系列电压放大器中下工作，因此，功率放大器包含着一系列电压放大器中没有过的特殊问题。没有过的特殊问题。3第第8章章功率放大电路功率放大电路1.功率放大电路的特点功率放大电路的特点(1)输出功率尽可能大。输出功率尽可能大。
3、晶体管常常在接近极限运用状态下工作。晶体管常常在接近极限运用状态下工作。(2)能量转换效率要高。能量转换效率要高。效效率率为为负负载载所所得得到到的的有有用用信信号号功功率率和和电电源源供供给给的的直直流功率的比值。一般输出电流都比较大。流功率的比值。一般输出电流都比较大。(3)非线性失真要小非线性失真要小。放大器工作在大信号下，不可避免地会产生非线性失真，放大器工作在大信号下，不可避免地会产生非线性失真，而且对同一功放管输出功率越大，则非线性失真越严重。而且对同一功放管输出功率越大，则非线性失真越严重。所以输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。所以输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。4第第
4、8章章功率放大电路功率放大电路(4)要考虑功放管的安全工作的问题要考虑功放管的安全工作的问题。(5)以图解法为主要的分析方法以图解法为主要的分析方法。注意：注意：因为在大信号下工作，所以小信号等效电路模型不因为在大信号下工作，所以小信号等效电路模型不再适用。再适用。5第第8章章功率放大电路功率放大电路2.工作状态分类（工作状态分类（根据根据直流工作点直流工作点的位置不同的位置不同）甲类（甲类（A类）：类）：工作点工作点Q设在设在放大区放大区，对于输入，对于输入信号为正弦波的整个周期内信号为正弦波的整个周期内ic 0，即三极管在整，即三极管在整个周期都导通。因此导通角个周期都导通。因此导通角 =
5、。(a)甲甲类类(导通角为导通角为180)6第第8章章功率放大电路功率放大电路乙类（乙类（B类）：工作点选在类）：工作点选在截止点截止点，ICQ=0，因此只，因此只有在输入信号的半个周期内有有在输入信号的半个周期内有ic，导通角，导通角=/2。(b)乙乙类类(导通角为导通角为90)7第第8章章功率放大电路功率放大电路(c)丙类丙类(导通角导通角90)丙类（丙类（C类）：类）：Q点在选在截止区以内，晶体管只有点在选在截止区以内，晶体管只有不到半周导通（导通角小于不到半周导通（导通角小于90o）,导通角导通角0 /2。8第第8章章功率放大电路功率放大电路甲乙类（甲乙类（AB类）类）：工作点选在放大
6、区中靠：工作点选在放大区中靠近截止区的地方，导通角近截止区的地方，导通角/2 0。ui为负半周时，为负半周时，V1截止；截止；V2导通。导通。iC2流出负载流出负载uo0。18第第8章章功率放大电路功率放大电路图图8.3.1互补推挽乙类功率放大电路的原理电路互补推挽乙类功率放大电路的原理电路 该电路具有以下特点该电路具有以下特点:（1 1）电源静态功耗为零；（）电源静态功耗为零；（V V1 1、V V2 2截止）截止）（2）两只晶体管交替导通，合成一个不失真的输出信号）两只晶体管交替导通，合成一个不失真的输出信号;（3）带负载能力强。（）带负载能力强。（CC组态）组态）19第第8章章功率放大电
7、路功率放大电路2.功率与效率的计算功率与效率的计算电路的负载线和工作点位置如图所示。电路的负载线和工作点位置如图所示。图图8.3.2互补推挽乙类功放的输出特性互补推挽乙类功放的输出特性(a)V1的输出特性；的输出特性；(b)V2的输出特性的输出特性20第第8章章功率放大电路功率放大电路图图8.3.2互补推挽乙类功放的输出特性互补推挽乙类功放的输出特性(c)组合输出特性组合输出特性21第第8章章功率放大电路功率放大电路(1)输出交流功率输出交流功率PoV1、V2为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波。为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波。令令，称之为电压利用系数，那么式称之为电压利用系数，那么
8、式(8.3.3)可改写为可改写为(8.3.3)信信号号越越大大，Uo增增大大，电电压压利利用用率率也也增增大大。若若忽忽略略集电极饱和电压，则最大集电极饱和电压，则最大=1，故最大输出功率，故最大输出功率Pom为为(8.3.5)(8.3.4)22第第8章章功率放大电路功率放大电路(2)电源提供的功率电源提供的功率PE有信号输入时，两个晶体管轮流工作半个周期，每个有信号输入时，两个晶体管轮流工作半个周期，每个晶体管的集电极电流平均值为晶体管的集电极电流平均值为当信号最大时，当信号最大时，UomUCC，所以电源输出的最大功率为，所以电源输出的最大功率为(8.3.8)（8-3-6）由于每个电源只提供
9、半个周期的电流，所以两组电由于每个电源只提供半个周期的电流，所以两组电源供给的总功率为源供给的总功率为（8-3-7）23第第8章章功率放大电路功率放大电路(3)每管转换能量的效率每管转换能量的效率(8.3.9)当输出信号最大时，当输出信号最大时，=1，效率达到最高：，效率达到最高：可见，乙类工作的效率远比甲类的高。可见，乙类工作的效率远比甲类的高。24第第8章章功率放大电路功率放大电路(4)每个管子损耗每个管子损耗PT可可见见，每每个个管管子子的的损损耗耗PT是是输输出出信信号号振振幅幅的的函函数。将数。将PT对对Uom求导，可得出最大管耗求导，可得出最大管耗PTm。令。令得出，当得出，当时，
10、每管的损耗最大：时，每管的损耗最大：25第第8章章功率放大电路功率放大电路重要结论重要结论，即，即PTm与最大输出功率的关系为与最大输出功率的关系为(8.3.13)式式(8.3.13)提提供供了了选选择择功功率率管管功功耗耗的的依依据据。例例如如，负负载载要要求求的的最最大大功功率率Pom=10W，那那么么只只要要选选一一个个功功耗耗PTm大于大于0.2Pom=2W的功率管就行了。的功率管就行了。26第第8章章功率放大电路功率放大电路3.选择功率管选择功率管为为保保证证晶晶体体功功率率管管的的安安全全和和输输出出功功率率的的要要求求，电电源及输出功率管参数的选择原则如下：源及输出功率管参数的选
11、择原则如下：(1)已知已知Pom及及RL，选，选UCC，则，则(819)(2)已知已知Pom，选择管子允许的最大功耗，选择管子允许的最大功耗PCM。管子允许的最大功耗管子允许的最大功耗(8.3.16)27第第8章章功率放大电路功率放大电路(3)管子的击穿电压管子的击穿电压U(BR)CEO。当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于截当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于截止，截止管承受的最大反压为止，截止管承受的最大反压为UCC+|UEE|=2UCC，所以，所以(4)管子允许的最大电流管子允许的最大电流ICM。(8.3.14)(8.3.15)28第第8章章功率放大电路功率放大电路4.乙类互补推
12、挽功率放大电路的交越失真乙类互补推挽功率放大电路的交越失真图图8.3.4交越失真交越失真29第第8章章功率放大电路功率放大电路图图8.3.5消除交越失真的互补推挽电路消除交越失真的互补推挽电路(a)利用二极管提供偏置利用二极管提供偏置(b)利用晶体管恒压源提供偏置利用晶体管恒压源提供偏置30第第8章章功率放大电路功率放大电路图图8.3.6引入偏置后的合成转移特性曲线及合成波形引入偏置后的合成转移特性曲线及合成波形31第第8章章功率放大电路功率放大电路32第第8章章功率放大电路功率放大电路图图8.3.7例图例图33第第8章章功率放大电路功率放大电路解解（1）由式（）由式（8-3-3）知）知由式（
13、由式（8-3-7）知）知由式（由式（8-3-10）知）知34第第8章章功率放大电路功率放大电路（2）当输出电压振幅）当输出电压振幅时，输出功率达到最大时，输出功率达到最大（3）由式（）由式（8-3-12）得）得35第第8章章功率放大电路功率放大电路8.3.2单电源互补推挽乙类功率放大电路单电源互补推挽乙类功率放大电路电路如图所示。电路如图所示。由由图图可可见见，静静态态时时，电电容容C的的直直流流电电位位为为UCC/2，当当V1导导通通、V2截截止止时时，V1给给负负载载RL提提供供电电流流；而而当当V1截截止止、V2导导通通时时，电电容容C充充当当V2的的电电源源，只只要要C足足够够大大，在在信信号号变变化化一周内，电容电压可以保持基本恒定一周内，电容电压可以保持基本恒定UCC/2。负载得到的交流电压振幅的最大值为负载得到的交流电压振幅的最大值为负载得到的最大交流功率负载得到的最大交流功率Pom为为(8.3.19)36第第8章章功率放大电路功率放大电路图图8.3.8单电源互补推挽乙类功率放大电路单电源互补推挽乙类功率放大电路电源提供的功率电源提供的功率(8.3.20)37第第8章章功率放大电路功率放大电路作作 业业8.28.8