模电9章 功率放大电路.ppt

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1、9.1功率放大电路概述9.2互补功率放大电路9.3功率放大电路的安全运行9.4集成功率放大电路第9章功率放大电路1功率放大电路的特点、Pom、PV、转换效率概念2晶体管的工作状态3OCL、OTL电路工作原理，Pom、转换效率功放管的参数计算9.1功率放大电路概述功率放大电路简称功放，是能够向负载提供足够信号功率的放大电路，与其他放大电路在本质上是相同的，只是它追求在电源电压确定的情况下，使输出功率尽可能大，它输出电压和电流一般都很大，“大信号、大功率”，所以电路组成和分析方法、器件选择等与小信号放大电路不同。功率放大电路与电压放大电

2、路、电流放大电路比较：相同：输出功率大于信号源提供的输入功率不同：功率放大电路效率较高在VCC相同时，功率放大电路比电压放大电路最大不失真电压大、功率放大电路比电流放大电路输出功率大9.1.1功率放大电路的特点：一主要性能指标功率放大电路的组成原则：在电源电压确定的情况下输出尽可能大的不失真信号功率和具有尽可能高的转换效率。它的两个主要技术指标：最大输出功率Pom：电路参数确定情况下负载上可能获得的最大交流功率。输入正弦波且输出基本不失真条件下的输出功率Po=IoUo（IoUo均为交流有效值）转换效率：最大输出功率Pom与电源所提供

3、的功率之比。在一定的输出功率条件下，减小直流电源的功率，可以提高电路的效率PV：电源输出电流平均值与其电压之积，是直流功率二功率放大电路中的晶体管为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在尽限应用状态，即集电极电流、管压降、耗散功率最大时接近极限状态，所以选功放管时要注意极限参数的选择，以保证管子安全工作通常功放管为大功率管，要注意其散热条件三功率放大电路的分析方法此外，功放输入信号较大，输出波形易产生非线性失真，电路中应采用适当方法改善输出波形，如引交流负反馈因为功率放大电路的输出电压和输出电流幅值均很大，功放管的非线性不能忽略，所以

4、分析电路时，不能用小信号的交流等效电路法，而应采用图解法。一小功率共射放大电路的输出功率和效率的分析9.1.2功率放大电路的组成直流电源提供的直流功率ICQVCCABCO集电极电阻Rc功率损耗：ICQURcQBCD晶体管集电极耗散功率：ICQUCEQAQDO输出功率小，效率低QDE二变压器耦合功率放大电路输入电压越大，iC幅值越大，负载得到的功率就越大，管子损耗就越小，转换效率越高。最大转换效率为50％优点：可以实现阻抗变换缺点：体积庞大，笨重，消耗有色金属，且效率较低，低频和高频特性均较差变压器耦合乙类推挽功率放大电路输入信号为零

5、时电源不提供功率，输入信号越大，负载获得的功率越大，电源提供的功率越大，提高效率推挽：同种类型的管子在电路中交替导通的方式三极管根据导通时间可分为如下四个状态，甲类-------三极管导通角=360°；甲乙类----三极管导通角180°～360°乙类-------三极管导通角=180°(正半周或负半周)丙类-------三极管导通角<180°丁类——开关状态乙类180°导电丙类<180°导电推挽：同种类型的管子在电路中交替导通的方式互补电路：不同类型的管子交替工作，且均组成射极输出形式的电路互补输出电路特点：零输入时零输出，具有很强

6、的带负载能力，输出正负方向对称，双向跟随。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。功率管工作在丙类和丁类状态时，集电极电流将严重失真。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。提高功放效率的根本途径:减小功放管的功耗。方法之一是减小功放管的导通角，增大其在一个信号周期的截止时间，从而减小管子所消耗的平均功率。方法之二是使功放管工作在开关

7、状态（丁类状态），管压降很小，管子瞬时功率都不大，因此管子的平均功率也不大，电路效率较高，但是，当功放管工作在丙类或丁类状态时，集电极电流将严重失真，必须采取措施消除失真，如采用谐振功率放大电路，使负载获得基本不失真的信号功率。三OTL电路(无输出变压器的功率放大电路)用一个大容量电容取代变压器，T1、T2特性对称。b-e开启电压忽略ui>0时，T1导通，T2截止，T1RL组成射极输出形式，uo≈uiui<0时，T1截止，T2导通，T2RL组成射极输出形式，uo≈ui一般功放电路的负载电流很大，电容常选容量为几千微法的电解电容，容量

8、越大，低频特性越好。当电容增大到一定值，电解电容不再是纯电容，而存在漏阻和电感效应，使得低频特性不会明显改善晶体管均工作在乙类状态四OCL电路(无输出电容的功率放大电路)——互补电路删去了输出电容，增加了一路-VCC电源，主要优点是低