模电课件(第四章功率放大电路)

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1、模拟电子技术精品课湖北第二师范学院物理与电子信息学院黄晓明(版权所有)139–07114871H1_X2_M321@YAHOO.COM.CN第四章功率放大电路功率放大电路导论4.1功率放大电路的主要特点4.2互补对称式功率放大器本章小结4.3采用复合管的功率放大电路单元测验4.4集成功率放大电路功率放大电路的主要任务就是用于放大电路的输出级，向负载提供足够大的输出功率，以驱动执行机构。如：使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。并要求功放电路的效率非常高；输出信号的失真比较小。由于功放电路处理的都是大信号，因此不采用微变等效电路分析法，采用的是图解法进行分析和

2、求解。功率放大电路导学返回4.1功率放大电路的主要特点一、功率放大电路的用途驱动显示仪表、音响、自动控制系统的执行部件。以及需要大功率驱动的负载。(如下例所示)1、扩音系统功率放大电压放大信号提取执行机构2、温度控制器R1、R2、R3:标准电阻Ua:基准电压Rt:热敏电阻A：放大器RtTTUb控温过程UOUO1R1aR2UOVccR3Rtb温控室加热器-+AUO1功放二、对功率放大电路的要求即：输出电压和电流都要有足够大的变化量。1、要求有最大的输出功率最大输出功率最大输出电压的有效值最大输出电流的有效值2、要有较高的效率输出的功率其实都是由VCC转换而来的，尤

3、其是在大功率的输出情况下，这个转换效率就显得很重要。效率直流电源VCC提供的功率放大电路提供给负载的功率由上式可以导出功率放大电路的最大效率为：3、要有较小的失真由于“功放”工作在大信号的场合，因此所处理的信号在三极管特性曲线上将得到极至地发挥。其器件的非线性特性则无法避免，我们只能根据负载的要求来规定其允许的失真范围。因为处理的是大信号，所以不能采用微变等效电路来分析“功放”。一般常用图解法分析“功放”静态和动态参数。三、传统的推挽功率放大电路(乙类功率放大器)1、电路结构(变压器耦合)：T1：输入变压器；T2：输出变压器；VT1和VT2：对称放大管。2、工作

4、原理：⑴当uI为正半周时：VT1工作在放大区，VT2工作在截止区。(推)⑵当uI为负半周时：VT1工作在截止区，VT2工作在放大区。(挽)⑶最后在两管的集电极合成一个完整的正弦波，再通过T2耦合到负载RL上。iC13、图解分析：4、传统的乙类推挽功率放大电路的缺点：⑴输入/输出变压器的体积大、重；⑵因为是变压器耦合，故频带窄；⑶存在交越失真和不对称失真；⑷电路采用反馈时，易自激振荡。返回4.2互补对称式功率放大器4.2.1OTL互补对称电路一、OTL乙类互补对称电路1、电路结构：⑴VT1和VT2分别由NPN和PNP管组成，然后共同对RL组成射极输出器。⑵电路只有

5、一个电源，NPN管由VCC供电，PNP管由电容C供电。R1和R2分别为两管的偏置电阻。2、工作原理：⑴静态时：合理选取R1、R2，使两管均微通，其发射极电位为VCC/2。大电容C已充满电，UC也为VCC/2。⑵当uI为正半周时：VT1放大、VT2截止。其正半周的信号通过VT1管、C到达负载。VT1的供电电压为：VCC-UC=VCC-VCC/2=VCC/2。⑶当uI为负半周时：VT1截止、VT2放大。其负半周的信号通过VT2管和电容C到达负载。VT2的供电电压为：UC=-VCC/2。⑷VT1和VT2各负责输入信号半周波形的放大。所以在负载上iRL=iC1-iC2，

6、合成了一个完整的正弦波。3、讨论：⑴VT1导电是靠VCC供电，VT2导电是靠C供电。所以C必须非常大，否则在负半周会供电不足产生失真。⑵此电路不使用变压器，用电容C来耦合，所以称为：OTL电路。⑶此电路由两管轮流工作，互补对称输出，各处理正弦信号的180度。故又称为：乙类互补对称电路。4、图解分析⑴将两管的输出特性曲线合并，VT2是PNP管，所以UCE2取负值。⑵静态时：所以：静态工作点Q在中点处，负载线的斜率由RL来确定。⑶输入电压在正半周时：VT1导电，工作点从Q沿斜线向左上方运动。最大集流为Icm1。⑷输入电压在负半周时：VT2导电，工作点从Q沿斜线向右下

7、方运动。最大集流为Icm2。⑸假设VT1、VT2特性曲线对称：⑹三极管集电极电压的最大值为：⑺OTL乙类互补对称电路的最大输出功率Pom将前式代入上式:（若Uces在0.3V左右时，则可以忽略）⑻直流电源VCC消耗的功率PVPV等于VCC/2与半个周期内三极管集电极电流平均值的乘积。由于：所以：⑼OTL乙类互补对称电路的最大效率m电路实际上的效率比上值要低。因为电源提供的功率有一部分转化为集电极的功耗，使管子发热产生了温升。⑽每个三极管的最大功耗PTm两个三极管的总功耗为最大输出功率Pom的0.4倍。5、OTL乙类互补对称电路的优、缺点优点效率高，理想情况下最

8、在可达到78.5%，在静