模拟电子技术基础,廖惜春第4章 低频功放B.doc

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1、第4章功率放大电路4.1教学基本要求主要知识点教学基本要求熟练掌握正确理解一般了解低频功率放大电路的特点、分类、效率和失真问题  √互补推挽功率放大电路乙类互补推挽功率放大电路的工作原理及主要性能指标计算√  甲乙类互补推挽功放电路工作原理 √ 单电源功率放大电路工作原理 √ 低频功放的能量和效率 √ 　功率器件与散热几种功率器件的特点、功率器件的散热  √集成功率放大器  √4.2重点和难点一、重点1．理解甲类、乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率与静态工作点设置的关系。2．乙类功放的工作原理和功率参数计算方法。二、难点1．正确理解乙类和甲乙类低频功率放大器中放大管的电流

2、流通角、波形失真及其解决方法。2．乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率计算以及效率的提高。4.3知识要点甲类功放及特点乙类功放及特点1．低频功率放大器甲乙类功放及特点主要技术要求乙类互补对称功率放大器交越失真及其解决办法2．互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器单电源互补对称功率放大器BTL功率放大器本课程中对低频功率放大器的讨论和分析的思路为：先讨论功率放大器的特殊问题甲类功放电路的组成、原理及其优缺点提高效率的途径乙类互补功放电路的组成、原理及其优缺点，功率计算(输出信号交越失真)为了克服交越失真甲乙类低频功放的组成、原理及其优缺点需要解决交流输出信号正负半周不对称

3、问题采用自举电路。然后介绍集成功放以及BTL功放电路等。4.4主要内容4.4.1功率放大电路的特殊问题4.4.1.1功率放大电路的特点和要求1．在不失真的前提下尽可能地输出较大功率由于功率放大电路在多级放大电路的输出级，信号幅度较大，功率放大管往往工作在极限状态。功率放大器的主要任务是为额定负载提供不失真的输出功率，同时需要考虑功率放大管的失真、功率放大管的安全(即极限参数、、)和散热等问题。2．具有较高的效率由于功率放大电路输出功率较大，所以，效率问题是功率放大电路的主要问题。3.存在非线性失真功率放大器中，功率放大器件处于大信号工作状态，由于器件的非线性特性，产生的非线性

4、失真比小信号放大电路产生的失真严重许多，非线性失真常用非线性失真系数D表示。当输入信号为正弦波时，设输出信号的基波功率为，其他各次失真谐波分量的功率分别为、，则D定义为（4-1）4.采用图解法分析由于功率放大器件处于大信号工作状态，已不属于线性电路的范围，因此不能采用线性电路的分析方法，通常采用图解法对其输出功率、效率等性能指标作近似估算。4.4.1.2提高功率放大电路效率的主要途径为提高效率、降低损耗，应从两方面考虑：一是增加放大电路的动态工作范围来增加输出功率；二是减少电源供给的功率，即在一定时使静态电流减小，也就是将静态工作点沿交流负载线下移，从而减小功率器件的损耗。但

5、输出信号的大小由实际情况决定，故需要通过降低静态工作电流，即降低静态工作点的方法来降低损耗，但同时需要解决失真问题。4.4.2乙类互补对称功率放大电路4.4.2.1无输出电容的双电源互补对称功率放大电路（OCL）图4-1a所示为无输出电容(OCL)乙类双电源互补对称功率放大电路原理图。为NPN管，为PNP管，要求、的特性对称一致。由于没有设置基极偏置电压，故、、均为零，是乙类工作状态。从电路形式看，两个三极管都接成射极输出器的形式，具有，输入电阻高，输出电阻低的特点。假定，当为正半波时导通、截止，流过的电流为，。当为负半波时，导通、截止，流过的电流为，由于、对称，，。由此可见

6、，在输入信号的一个周期内，、交替导通，互相补足，故称为互补对称功率放大电路。电流、以正反不同的方向交替流过负载，在上得到一个完整的正弦输出信号，如图4-1b所示。图4-2为采用图解法分析的双电源OCL功率放大电路的波形图，从图可知，输出电压的最大不失真输出幅值为。4.4.2.2功率参数分析1.输出功率若用正弦信号的幅值表示，则输出功率为（4-2）输出（即输入）的幅度越大，负载上输出的功率也越大。当输出且波形不失真时，其值为，此时输出功率也最大。故最大不失真输出功率为：（4-3）2.管耗、管耗是指流过每只功率管瞬时电流与管压降的乘积在一个周期内的平均值，由于每只管子各导通半周，

7、故有：（4-4）在理想情况下（即无静态电流，忽略管子饱和压降），当无输出功率时，即，管耗也为零；当输出电压最大幅值为电源电压时，即时，将此参数代入上式，有：（4-5）利用求极值的方法，令，可求得当时，管耗最大值为：（4-6）可见，管耗与输出信号呈非线性关系，最大管耗并不是发生在输出信号最大的时刻。3.直流电源提供的功率直流电流提供的功率一部分消耗在管子上，一部分提供给负载，故有：（4-7）从上式可以看出，输出信号越大，直流电源提供的功率也越大。当输出电压为最大幅度即时，将（4-3）、（4-5）代入（4-