功率放大电路11

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1、5.1概述5.2乙类互补功率放大电路5.3其它类型互补功率放大电路第5章功率放大电路5.1概述功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使输出信号电压大；输出信号电流大；放大电路的输出电阻与负载匹配。电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的效率不高，理论上不超过25%。功率放大电路必须考虑效率问题。为了降低静态时的工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此时虽降低了静态工作电流，但又产生了失真问题。如果不能解决乙类状

2、态下的失真问题，乙类工作状态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路和互补对称电路较好地解决了乙类工作状态下的失真问题。5.2乙类互补功率放大电路5.2.1三极管的工作状态5.2.2乙类互补功率放大电路的工作原理5.2.1三极管的工作状态三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图17.01所示。甲类-------三极管360°导电；甲乙类----三极管180°～360°导电乙类-------三极管180°导电丙类-------三极管<180°导电甲乙类180°～360°导电乙类180°导电图17.01三极管的四种

3、工作状态丙类<180°导电甲类360°导电5.2.2乙类互补功率放大电路的工作原理（1）电路组成乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。图17.02乙类互补功率放大电路及波形（2）工作原理当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中

4、方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。如图17.03所示。图17.03交越失真为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图17.04所示。(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒压源提供偏置图17.04甲乙类互补功率放大电路（3）参

5、数计算1．最大不失真输出功率Pomax设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直流电源功率PV的表达式推导如下2．电源功率PV即PV∝Vom。当Vom趋近VCC时，显然PV近似与电源电压的平方成比例。3．三极管的管耗PT电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然将PT画成曲线，如图17.05所示。图17.05乙类互补功

6、放电路的管耗显然，管耗与输出幅度有关，图17.05中画阴影线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最大值。可用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生在Vom=0.64VCC处，将Vom=0.64VCC代入PT表达式，可得PTmax为对一只三极管图17.05乙类互补功放电路的管耗4．效率η当Vom=VCC时效率最大，η=π/4=78.5％。(4)大功率三极管输出特性曲线的分区在大功率三极管的输出特性中，除了与普通三极管一样分有放大区、饱和区、截止区外，从使用和安全角度还分有过电流区过电

7、压区过损耗区它们的位置如图17.06所示。图17.06三极管的极限工作区过电流区是由最大允许集电极电流确定的，超过此值，β将明显下降。过电压区由c、e间的击穿电压V(BR)CEO所决定。过损耗区由集电极功耗PCm所决定。5.3其它类型互补功率放大电路除了双电源的标准互补功率放大电路外，还有一些其它类型的互补功率放大电路。一、单电源互补功率放大电路二、采用复合管的互补功率放大电路三、集成功率放大器四、BTL互补功率放大电路五、双通道功率放大电路一、单电源互补功率放大电路当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC/

8、2。为了使负载上仅获得交流信号，用一个电容器串联在负载与输出端之间。这种功率放大电路也称为OTL互补功率放大电路。电容器的容量由放大电路的下限频率确定，即LLπ21fRC³图17.07单电源OTL互补功率放大电路单电源互补功率放大电路如图17.07所示。二、采用复合管的互补功率放大电路当输出功率较大时，输出级的推动级，即末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采用复合管，复合管有四种形式，见图17.0