南京邮电学院《模拟电子技术基础》9-1

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1、第九章功率电路及系统9-1功率放大器以提供负载足够大的功率为主要R的的放大器，称为功率放大器。9-1-1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，功率放大器和电压放大器没有本质的区别。但是,两者所要完成的任务不同。电压放大器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，输出功率并不一定大。而功率放大器则不同，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。一、特点：1.输出功率尽可能大晶体管常常在接

2、近极限运用状态下工作。2.效率耍咼效率为负载所得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。一般输出电流都比较大。3.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，而且对同一功放管输岀功率越大，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。4.晶体管的散热问题5.以图解法为主要的分析方法因为在大信号下工作，所以小信号等效电路模型不再适用。二、工作状态分类根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态可分为：♦甲类（A类）：Q点较高，晶体管始终导通。如图9-1（a）♦乙类（B类人Q点在截止点，晶

3、体管只有半周导通。如图9-1（b）♦丙类（C类）：Q点在截止点下面，晶体管只有不到半周导通（导通角小于180°）o如图9-1（c）2)（C）图9-1放大器的工作状态分类A类：非线性失真小，但效率低。且IcqHO。B类：非线性失真大，但效率高。C类：主要用于高频功率放大器中。9-1-2甲类功率放大器一、电路如图9・2所示，采用变压器耦合电路，充分利用管子的输出功率能力，使电流、电压的摆幅都大。（斑小一电流摆幅人，电压摆幅小；Rl大，反之）R[=n2RLn」人/?>1,为降压变压器；n

4、交、直流负载线（«>电路；（6）交、直流负载线二、功率与效率的计算1.电源供出功率Pe~y£Ucc（【cq+sin血W=cc^cqPe是一个固定不变的值，与信号的有无或大小无关。2.负载得到的交流功率Pl设变压器效率%=1,则£=Prl=Pr，l，即sin^JZ•IcsinGltdt=—U21U；其中，Uc、Ic分别为集电极交流电压和电流的振幅。在最佳负载和工作点的情况下，最大交流振幅为：UCm=Ucc,ICm=lCQ,此时，最大输岀功率为:1.管子功耗PcPc=Pe_当信号为零时，Pl=O,Pcm=PE，电源功率全部变为

5、管耗;而当信号f时，部分电源直流功率转换为有用的交流功率，PcI2.转换能量的效率Hrj=fL=LUcIcPe2Ucc】CQ当—cc'JOn=fCQ时，甲类功率放大器的效率达到最高:“冷％。9-1-3互补跟随乙类功率放大器一、双电源互补跟随乙类功率放大器（OTL电路）OTL（OutputTransformerless）:无输出变压器的功率放大器，也简称为互补对称功率放大器。1.电路如图9-3所示，其电路形式和集成运放的输岀级是相同的。VDi、VD2：克服交越失真；Ico：前置级放大器有源集电极负载电流源。图中，Vi、V2均

6、工作在B类，它们轮流导通，为负载提供电流。图9-3互补跟随乙类功率放大器（OTL电路）V

7、、V2均工作B类的分析：（静态时U°=0）①由第八章知识：因为人»Ico:②Vo的集电极电流为正半周时，iepO-'Vi导通；iB2=0—V?截止。ici流入负载fu°>0。Vo的集电极电流为负半周时，iB尸0->V］截止；iB2>0-V2导通。ic2流出负载fUo<0。1.功率和效率的计算图9-4互补跟随-类功放负戟线及工作点（a）单管负戟纯；（6）双管负载线1）输出交流功率Pl因为负载电流仍是完整的止弦波，所以令电压利用系数§=U

8、"Rl1u2当时最大输出功率为：pLm2Rg2）电源提供的功率Pe♦当口=0时，Icq=O—P卜=0；♦当Uif时ficif->PefPe二"ccOci）平均值+〃ee（'c2）平均值=口cc'，cisin硕d（血）+“腕IC2sinGytd（GJt）=%旦+Uee$7171=2UgIc二2UccU°71兀R[21J1♦当Ui最大吋，u丁Ucc，贝叭3）管子的转换效率n〃沁=2Rl=竺斗Pe2U占%49兀Rl当§=1时，效率达到最高：=^=78.5%（比A类高）4）每个管子的损耗Pc：PeCM227tRl4Rl当U（）=-

9、Ucc^f每管的损耗最大：Pc肿先兀71Rp7所以Pm与Pm的关系为：爼亠"2,这是选择功率管功耗的依据。P®矿如负载要求的最大功率为10W,则需选择一个管耗大于2W的功率管1.功率管的选择①已知Pm和Rl，选Ucc。②已知PLm，选PCM。^CM>Pcni-0・2P加①选管子的击穿电压U（BR）CEO