第8章功率放大器.ppt
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1、1,第8章 功率放大电路,2,81 功率放大电路的特点及分类,811功率放大器的特点及工作状态分类,从能量控制的观点来看,都是利用有源器件将电源提供的直流功率转换成负载所需的交流功率。,电压放大器和功率放大器的相同点:,3,电压放大器的主要要求是使负载得到不失真的电压放大信号,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。 功率放大器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。,两者的不同点:,4,一、特点,(1)输出功率尽可能大 晶体管常常在接近极限运用状态下工作。 技术指标1:Pom负载上得到
2、的最大输出交流功率。,(3) 分析方法以图解法为主。,(2) 大信号工作。,5,(5) 提高效率成为重要的关注点。 技术指标3:能量转换效率。,(6) 功率器件的安全问题必须考虑。,(4)非线性失真矛盾突出 技术指标2:非线性失真的大小。,在效率高、非线性失真小、安全工作的前提下,向负载提供足够大的功率。,二、对功率放大器的要求:,6,一般放大器与功率放大器的区别为:,7,三、工作状态分类,甲类(A类):工作点Q设在放大区,对于输入信号为正弦波的整个周期内ic0,即三极管在整个周期都导通。因此导通角 =2。,(a)A类(导通角为360),8,乙类(B类):工作点选在导通的阈值点(UBEQ= U
3、BE(on),ICQ=0),因此只有在输入信号的半个周期内有ic,导通角 =。,(b)B类(导通角为180),9,(c)C类(导通角180),丙类(C类):Q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180o),导通角0。,10,甲乙类(AB类):工作点选在放大区中,但靠近截止区的地方,导通角2。,11,电路,图82甲类功放电路及交、直流负载线,812 甲类(A类)功率放大器,一、电路,12,图82甲类功放电路及交、直流负载线,交、直流负载线,u,CE,i,C,0,U,CC,(,b,),Q,直流负载线,交流负载线,iB,13,14,二、功率与效率的计算,1.电源供出功率PE,2.
4、负载得到的交流功率PL,15,设变压器效率T=1,则 ,即,16,此时,最大输出功率PLm为,3. 管子功耗PC,17,4. 转换能量的效率,当Ucm(max)=UCC,Icm(max)=ICQ时,效率达到最高:,18,下面计算非变量器耦合电压放大器的各项指标:,19,813 互补跟随乙类(B类)功率放大器,一、双电源互补跟随乙类功率放大器 (OCL电路),1.电路结构及工作原理,2. 功率与效率的计算,1)输出交流功率Po,2)电源提供的功率PE,3)每管转换能量的效率,4)每个管子损耗PT,3.选择功率管,20,静态工作点:ui=0,两管都截止,ICQ=0,Uo=0,UCEQ1=UCC ,
5、UCEQ2=UCC静态ICQ=0,属于乙类功放。,1.电路结构及工作原理,21,交流分析:设ui为一正弦波信号。设发射极导通电压UBE(on)=0。,当ui为正半周时,V1导通,V2截止,为射极输出器,uo=ui iC1流入负载uo0。,当ui为负半周时,V2导通,V1截止,为射极输出器,uo=ui。iC2流出负载uo 0。,22,若分析时,UBE(on)0,则输出会产生交越失真:,23,图823克服交越失真的互补电路 (a)二极管偏置方式;(b)模拟电压源偏置方式,静态时微导通 UBE倍增电路,24,图83 互补跟随乙类功率放大器(OCL电路),25,2. 功率与效率的计算,图84互补跟随乙
6、类功放负载线及工作点 (a)单管负载线,26,图84互补跟随乙类功放负载线及工作点 (b)双管负载线,27,1)输出交流功率Po,令 称之为电压利用系数,那么,V1、V2为半周工作,但负载电流却是完整的正弦波。,28,信号越大,Uo增大,电压利用率也增大。若忽略集电极饱和电压,则最大=1,故最大输出功率PLm为,29,当信号为零时,工作点接近于截止点,ICQ=0,电源不提供功率;而随着信号的增大,iC1增大,电源提供的功率也将随之增大。这点与A类功放有本质的差别。,PE=UCC(iC1的直流分量)+|UEE|(iC2的直流分量),2)电源提供的功率PE,30,当信号最大时,Uom(max)UC
7、C,所以电源输出的最大功率为,31,3)每管转换能量的效率,当信号最大,=1时,效率达到最高:,B类工作的效率远比A类(最大50%)的高。,32,4)每个管子损耗PT,可见,每个管子的损耗PT是输出信号振幅的函数。将PT对Uom求导,可得出最大管耗PTm。令,33,得出,当 时,每管的损耗最大:,34,3.选择功率管,(1)已知Pom及RL,选UCC,则,(2)已知Pom,选择管子允许的最大功耗PCM。,管子允许的最大功耗,35,(3)管子的击穿电压U(BR)CEO。,(4)管子允许的最大电流ICM。,36,总结:功率管的选择原则:,最大耐压值:U(BR)CEO2UCC,最大集电极电流:,最大
8、集电极耗散功率:,37,二、单电源互补跟随乙类功率放大器(OTL),38,故,该电路负载得到的最大交流功率PLm为,39,为保证功率放大器良好的低频响应,电容C必须满足,40,例:某OCL互补对称电路如图所示,已知三极管T1、T2的饱和压降Uces=1V,Ucc18V,RL8 (1)计算电路的最大不失真输出功率PoM; (2)计算电路的最大效率max; (3)为保证电路正常工作,所选三极管的U(BR)CEO和ICM应为多大?,41,解:,U(BR)CEO2UCC=36V,42,例2:上题中若-Ucc接地,求:(1)A点的静态工作点(2)PoM=? 晶体管如何选择?(3)若T1、T2两管性能相同
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