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1、第第3章章 功率放大电路功率放大电路功放电路的特点及其研究对象功放电路的特点及其研究对象互补对称功放电路互补对称功放电路甲乙类互补对称电路甲乙类互补对称电路集成功放简介集成功放简介3.1功率放大电路的特点及分类功率放大电路：功率放大电路：要求要求负载得到一定的不失真或失真负载得到一定的不失真或失真较小的输出功率；电路工作在较小的输出功率；电路工作在大信号大信号状态，状态，研究的问题研究的问题是提高输出功率和效率。是提高输出功率和效率。共同点：共同点：都是能量转换电路，把直流能量转换为交都是能量转换电路，把直流能量转换为交 变能量变能量不同点：不同点：普通放大电路：普通放大电路：要求要求负载得到
2、不失真电压信负载得到不失真电压信号，不要求输出功率；电路工作在号，不要求输出功率；电路工作在小信号小信号状状态，态，研究的问题研究的问题是电压放大倍数、输入和输是电压放大倍数、输入和输出电阻、带宽等。出电阻、带宽等。功放电路与普通放大电路的比较功放电路与普通放大电路的比较:3.1.1 功放电路的特点要求要求输出功率输出功率尽可能大，要求输出电流和电压都大，管尽可能大，要求输出电流和电压都大，管子运行在极限状态。子运行在极限状态。电路电路效率要高效率要高：效率是指负载得到的有用信号功率与电：效率是指负载得到的有用信号功率与电源供给的直流功率之比，比值越大效率越高。源供给的直流功率之比，比值越大效
3、率越高。非线性失真尽可能小非线性失真尽可能小：功率与失真是一对矛盾，一般输：功率与失真是一对矛盾，一般输出功率越大失真越严重。出功率越大失真越严重。半导体的半导体的散热问题散热问题：功放电路中很大一部分功率被集电：功放电路中很大一部分功率被集电结消耗掉，使结温上升，为充分利用允许的管耗输出足结消耗掉，使结温上升，为充分利用允许的管耗输出足够大的功率，散热非常重要。够大的功率，散热非常重要。采用图解分析法采用图解分析法：器件在大信号情况下工作，电路分析：器件在大信号情况下工作，电路分析不能采用小信号模型分析法，常采用图解分析法。不能采用小信号模型分析法，常采用图解分析法。3.1.2 功率放大电路
4、的分类iC甲类：最高效率甲类：最高效率50%(A类类)在整个周期内在整个周期内 i C0 （导通角导通角=2）静态工作点是管耗的静态工作点是管耗的 主要因素主要因素iC甲乙类：甲乙类：i C0的时间大于的时间大于(AB类类)半个周期半个周期 （导通角导通角0的时间约为半个的时间约为半个(B类类)周期（周期（导通角导通角=）3.2 乙类互补对称功放电路n乙类互补对称式功放乙类互补对称式功放n原理原理n最大输出功率最大输出功率n效率效率n乙类功放的失真问题乙类功放的失真问题3.2.1.乙类互补对称功放电路结构结构特点结构特点：互补、对称互补、对称vI=0 时时IB1=IB2=0IC1=IC2=0V
5、CE1=VCCVCE2=-VCC vO=0+VCC-RLvCE1vCE2-VEET1T2 iC1 iC2vIvO+VCC-RLvCE1vCE2-VEET1T2 iC1 iC2vIvO互补对称功放电路工作原理T1和和T2分别组成射极输出器分别组成射极输出器 vI0 时时 T1 导通导通T2截至的等效电路截至的等效电路+VCC-RLuiuoT1vIvO+Vcc-RLuiuoT2vIvOvI0 时时 T1 截至截至T2导导通的等效电路通的等效电路-VEE互补对称功放电路工作原理VCC =VEE=VCCvI 0时的工作波形VcemIcm1/RL输出电压的最大变化范围输出电压的最大变化范围:2 Vcem
6、输出电流的最大变化范围输出电流的最大变化范围:2 Icm+VCC-RLuiuoT1vIvO+Vcc-RLuiuoT2vIvO-VEE3.2.2 输出功率及效率的分析计算(1)输出功率输出功率:如果输入足够大如果输入足够大,使输出达到最大值使输出达到最大值 CC-VCES ,此时的此时的功率为最大不失真输出功率功率为最大不失真输出功率 Po（M）VcemIcm1/RL输出功率及效率的分析计算每个电源只提供半个周期的电流每个电源只提供半个周期的电流,电源电源提供的平均功率为：提供的平均功率为：(2)电源提供的功率电源提供的功率+VCC-VEET1T2vIvO互补对称功放电路分析计算电路的效率是指输
7、出功率与电源提供的功率之比电路的效率是指输出功率与电源提供的功率之比:在输出最大在输出最大(Vom CC)时得到最大输出功率时得到最大输出功率:(3)电路的效率电路的效率功率管的选择Vom=0时管耗为时管耗为0Vom=VCC 时管耗为时管耗为:(1)功率管管耗计算功率管管耗计算+VCC-VEET1T2vIvO最大管耗与输出功率的关系(2)最大管耗与输出功率的关系最大管耗与输出功率的关系Vom/VCCPVPoPT1PV=Po+2PT1 Po、PT1、PV与与Vom的关系的关系最大管耗与输出功率的关系管耗最大发生在管耗最大发生在 时时此时：(2)最大管耗与输出功率的关系最大管耗与输出功率的关系互补
8、对称功放电路晶体管参数的选择a.各晶体管最大功耗各晶体管最大功耗 PCMPT1max=0.2Po（M）b.V(BR)CEO 2VCC c.ICMVCC/RL（3 3）参数选择）参数选择+VCC-RLvCE1vCE2-VEET1T2 iC1 iC2vIvO 3.2.4 甲乙类互补对称电路甲乙类互补对称电路交越失真+VCC-RLvCE1vCE2-VEET1T2 iC1 iC2vIvO造成交越失真的原因：静态工作点太低造成交越失真的原因：静态工作点太低解决办法：为晶体管提供一定的静态工作电流解决办法：为晶体管提供一定的静态工作电流 甲乙类互补功率放大电路(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒
9、压源提供偏置vI=0 时时IB1=IB20IC1=IC2 0VCE1=VCCVCE2=-VCC vO=0+VCC-RLTT12D1D2R3R4CR1R2vIvoVE3.2.5单电源互补对称电路（OTL)电容电容C的值足够大。静的值足够大。静态时态时 VE=0.5VCCvI正半周时通过正半周时通过T1向向C充电，充电，负半周时由负半周时由C代替电源为代替电源为T2提供能量提供能量n自举电路自举电路例题1+VCC-RLvIEEvo-VTT12 (1)Vi=10V(有效值有效值)时时,电路的电路的输出功率输出功率,管耗管耗,直流电源提供的直流电源提供的功率和电路的效率功率和电路的效率.(2)Vim=
10、20V(幅值幅值)时时,电路的输电路的输出功率出功率,管耗管耗,直流电源提供的功直流电源提供的功率和电路的效率率和电路的效率设图示电路电源电压设图示电路电源电压VCC=VEE=20V,负载负载RL=8,并假定并假定射极输出器的放大倍数为射极输出器的放大倍数为1,管子导通时发射结的压降可忽管子导通时发射结的压降可忽略不计略不计,试计算试计算:例题1解解:(1)例题1(2)3.3集成功率放大器集成功率放大器bce12T2T1复合管复合管达林顿管达林顿管复合管NPN+NPN=NPNPNP+PNP=PNPNPN+PNP=NPNPNP+NPN=PNP图图 复合管互复合管互补对补对称称电电路路 集成功率放大器及其应用 n 集成功放的种类很多，从用途划分，有通用型功放和专用型功放。输出功率划分，有小功率功放和大功率功放等。