注冊電氣工程師資格考試模擬電子技術(shù)學(xué)習(xí)資料低頻功率放大器

模擬電子技術(shù)低頻功率放大器4.0概述4.1甲類功率放大器4.2乙類功率放大器4.3甲乙類功率輸出級4.0概述

功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。為了獲得大的輸出功率，必須使

輸出信號電壓大；

輸出信號電流大；

放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配。電壓放大器與功率放大器的區(qū)別：1.任務(wù)不同：電壓放大—不失真地提高輸入信號的幅度，以驅(qū)動后面的功率放大級，通常工作在小信號狀態(tài)。功率放大—信號不失真或輕度失真的條件下提高輸出功率，通常工作在大信號狀態(tài)。2.分析方法：電壓放大—采用微變等效電路法和圖解法功率放大—圖解法

實(shí)例—典型的收音機(jī)電路變頻低放中放功放Ic=0.5mAIc=2mAIc=20mAEc=6VPo=30mW電源供給的功率：PDC=EcIc=120mW轉(zhuǎn)換效率：電源供給的能量大多數(shù)以管耗的形式消耗掉，通常功放電路中的工作管必須加散熱片。

功率放大電路中的一些特殊問題1.要求盡可能大的輸出功率。管子工作在極限的工作狀態(tài)。2.效率=負(fù)載得到的有用信號功率Po電源供給的直流功率PDC3.非線性失真要小。在大信號狀態(tài)工作必然引起失真的問題，這就存在增大輸出功率和失真嚴(yán)重的矛盾，這就要求在電路結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，盡可能大的提高輸出功率，減小非線性失真。4.半導(dǎo)體三極管散熱的問題

常見功放的靜態(tài)工作狀態(tài)甲類乙類甲乙類4.1甲類功率放大器T1—射極跟隨輸出T2—恒流源偏置電路，提供一個(gè)固定的偏流，有源負(fù)載

雙電源供電使靜態(tài)工作時(shí)Uo=0靜態(tài)：1.由恒流源提供一個(gè)穩(wěn)定的ICQ.2.IBQ=ICQ/3.UCEQ=Ec

射極跟隨甲類輸出級的結(jié)構(gòu)T1IcQT2Ec-EcUiRLUoR1D1R3IoR2

射極跟隨甲類輸出級的工作原理設(shè)輸入U(xiǎn)i為一正弦信號當(dāng)Ui>0時(shí)，輸出電壓Uo的最大峰值為：Uom=Ec-Uces1≈Ec輸出電壓的有效值為：T1IcQT2Ec-EcUiRLUoR1D1R3IoR2當(dāng)Ui<0時(shí)，輸出電壓Uo的最大峰值為：Uom=-Ec+Uces2+IcQR2≈-Ec輸出電壓的有效值為：Uces1(2Ec-Uces2-IcQR2)

射極跟隨甲類輸出級的工作原理輸出功率Po:直流電源提供的功率PDC:轉(zhuǎn)換效率：（最高）效率低原因：靜態(tài)電流造成的管耗較大，如果將Q下移，使信號等于零時(shí)，電源的輸出等于零或很小，信號增大時(shí)，電源供給的功率增大，這樣便可解決效率低的問題。集電極最大功耗：4.2乙類功率放大器

電路組成由一對NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成。這種電路也稱為OCL互補(bǔ)功率放大電路。

電路工作原理當(dāng)vi=0即靜態(tài)時(shí)，vo=0當(dāng)vi處于正半周時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止,流過RL的電流為ie1;當(dāng)vi處于負(fù)半周時(shí)，T1截止，T2導(dǎo)通,流過RL的電流為ie2。由于管子的對稱性，ie1=ie2，在負(fù)載上獲得完整的正弦波形。ie1ie2vivoVCC—VCC

電路工作原理

當(dāng)輸入信號處于正半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開啟電壓，此時(shí)NPN型三極管導(dǎo)電。有電流通過負(fù)載RL，按圖中方向由上到下，與假設(shè)正方向相同。

當(dāng)輸入信號為負(fù)半周時(shí)，且幅度遠(yuǎn)大于三極管的開啟電壓，此時(shí)PNP型三極管導(dǎo)電。有電流通過負(fù)載RL，按圖中方向由下到上，與假設(shè)正方向相反。于是兩個(gè)三極管一個(gè)正半周，一個(gè)負(fù)半周輪流導(dǎo)電，在負(fù)載上將正半周和負(fù)半周合成在一起，得到一個(gè)完整的不失真波形。ie1ie2vivoVCC—VCCvoic1uBEIcm1Qic2uBEIcm2QQQ

功率分析1.交流輸出功率Po輸入信號正半周，輸出電壓的峰值Vom=VCC-Vces1≈VCC輸入信號負(fù)半周，輸出電壓的峰值Vom=-VCC-Vces1≈-VCC2.電源提供的直流功率PVCC每管工作半周的平均電流為：3.效率4.集電極的最大功耗Pcmax

可推得：η=例：Pomax=1W甲類：Pcmax=4W→大功率管→必須加散熱片→體積增大乙類：Pcmax=0.2W—中功率管0.1W以下—小功率管乙類功率放大器

存在問題

當(dāng)輸入信號Ui在0~Ube之間變化時(shí)，不足以克服死區(qū)電壓，