ch9_powerAmp.ppt

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1、9.1概述9.2甲类功放9.3乙类功放9.4其它类型功率放大电路9.5小结与基本要求09功率放大电路PowerAmplifiers9.1概述一、功放电路特点1．大信号放大3．效率要高Po大，电路的能量损耗也大4．非线性失真要小大信号工作状态，与Po、是一对矛盾5．功放管散热和保护问题2．输出功率Po尽可能大要求Vo和Io都足够大提高效率是设计重点安全工作，选择合适的功率管6．分析方法以图解法为主二、功放电路分类ClassesofPowerAmplifiers根据静态偏置或输出功放管导通角的不同，功放电路可分为四种:甲类(class-A)乙类(class-B)甲乙类

2、(class-AB)丙类(class-C)1、甲类(class-A)功放iiBECt0CVQ0甲类功放(导通角为360°)工作点Q较高(ICQ大)，信号在360°内变化，管子均导通小信号放大、差动放大等也属于甲类2、乙类(class-B)功放工作点Q选在截止点，两个晶体管分别导通，对单管来说相当于半周导通，半周截止iCt0iCVBEQπ2π0乙类功放(导通角为180°)3、丙类(class-C)功放工作点Q选在截止点下面，有信号时才进入放大区，信号导通角小于180°负载是个谐振电路（高频中介绍）iCt0iCVBEQπ0丙类功放(导通角＜180°)结论A类：工作时非线性失真

3、小，但效率太低；没有输入信号时，电源仍供给功率(ICQ≠0)。无用管耗。B类：工作时非线性失真大(波形只有半周)，但效率却很高；在电路结构上加以弥补，非线性失真是可以减小的。在功率放大器中大多采用B类工作。C类工作主要用于高频功率放大器中，这里不予讨论。类别工作点波形导通角特点甲类甲乙类乙类较高较低最低360180180—360无失真效率低失真大效率最高失真大效率较高功放电路分类比较表一、电路(circuit)RB为偏置电阻，其值决定了Q点9.2甲类功放ClassA变压器初级接到功率管集电极回路，次级接负载RL变压比为n=N1:N2iCt0ICQICQICQvCE

4、iCvCEt00VCEQVCVCC(b)Q直流负载线交流负载线iB1R’LIC初级等效交流负载R′L为１、直流工作点２、交流若RL太小，则要求R′L＞RL，n＞1，变压器为降压变压器；反之，若RL太大，而要求R′L＜RL,n＜1,则采用升压变压器。已知RL和最佳R′L，即可确定变压比n的值３、功率估算ａ）电源提供功率ＰＥ固定不变，与信号的大小、有无无关ｂ）负载上获得的功率ＰＬ设变压器效率ηT=1,则PL=PRL=PR′L，即当输出信号最大，忽略功放管的饱和压降，则：最大输出功率PLm为:c）管子功耗ＰC当信号为零时，PL=0，PCm=PE，电源功率全部变为管耗；而当信号

5、增大时，部分电源直流功率转换为有用的交流功率，管耗反而下降。d）转换能量的效率η当输出信号最大时：可见，甲类放大器无信号时，效率为零，而信号最强时最大效率也只有50%。这是A类放大器的致命弱点，也是晶体管功率放大器极少采用甲类放大器的原因。一、电路(circuit)双管：NPN、PNP特性相同且互补双共集电路双电源供电9.3乙类功放有三种类型：（1）有输入输出变压器单电源功放；（2）单电源无输入输出变压器功放（OTL)；（3）双电源无输入输出变压器功放（OCL)。有三种类型：（1）有输入输出变压器单电源功放；（2）单电源无输入输出变压器功放（OTL)；（3）双电源无输入输

6、出变压器功放（OCL)。二、工作原理(Operation)vi正半周时结论：两个三极管，轮流导电（正、负半周）互补不足忽略三极管的开启电压:T1导电iE1通过RLVi负半周时T2导电iE2通过RL合成完整、不失真波形互补complementary推挽push-pull组合特性分析——图解法负载上的最大不失真电压为Vom=VCC-VCESvo=-vce1．输出功率Po三、参数计算最大不失真功率为：理想最大输出功率为：以正半周为例功率三角形Vom:峰值2．电源供给功率PE当信号最大时，Uom≈UCC，电源输出的最大功率为:3．三极管的管耗PT问：Vom=？PT1最大,PT1m

7、ax=？用PT1对Vom求导得出：PT1max发生在Vom=2VCC/=0.64VCC处将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得：4．效率η当Vom=VCC时，ηmax=π/4=78.5％。四、选管条件1．PCM2．3．PT1max=0.2PoM已知PLm及RL，选VCCvi很小时,在正、负半周交替过零处会出现非线性失真，这个失真称为交越失真。五、存在问题_交越失真(Crossoverdistortion)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。(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒压源提供偏