模電第七章功率放大電路

模電課件第七章功率放大電路第一頁，共二十一頁，2022年，8月28日§7.1概述功率放大器的用途和特點(diǎn)功放提高效率的主要途徑2第二頁，共二十一頁，2022年，8月28日模擬電子技術(shù)設(shè)備的四大部分如圖：~電壓放大器功率放大器負(fù)載（換能器）把電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能量功放以輸出功率為直接目的。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。高效率地向負(fù)載提供失真不大的額定功率，以驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)把微弱的信號電壓放大，是小信號放大器信號源7.1.1功率放大器的用途和特點(diǎn)3第三頁，共二十一頁，2022年，8月28日功放電路的特殊問題1、輸出功率2、效率為獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子通常在極限狀態(tài)下工作。主要技術(shù)指標(biāo)：最大輸出功率Pom。功率放大器的輸出功率是由直流電源能量轉(zhuǎn)換得到的。其轉(zhuǎn)換能力稱集電極效率，即PT：耗散在管子集電極上的功率，稱管耗4第四頁，共二十一頁，2022年，8月28日3、非線性失真4、功放管的散熱問題5、分析方法由于功率放大器工作在大信號狀態(tài)，不可避免要產(chǎn)生非線性失真。且輸出功率越大，失真越大。實(shí)際中需在獲得最大功率的同時，盡可能把非線性失真限制在允許的范圍內(nèi)。功放管在極限運(yùn)用時，uCE最大值接近U（BR）CEO，iC最大值接近ICM，Po接近PCM，且有相當(dāng)大功率消耗在集電結(jié)上，要考慮功放管的散熱和保護(hù)問題。在大信號下，小信號模型已不在適用，需采用圖解分析法。5第五頁，共二十一頁，2022年，8月28日7.1.2功放提高效率的主要途徑PT管子在信號一周期內(nèi)導(dǎo)通時間越短，相應(yīng)管耗越小，效率就越高。在低頻功放電路中，按管子集電極電流流通時間的不同可分為：甲（A)類放大乙(B)類放大甲乙(AB)類放大6第六頁，共二十一頁，2022年，8月28日甲類：Q點(diǎn)設(shè)在放大區(qū)中部，整個信號周期內(nèi)iC≥0甲乙類：管子在靜態(tài)時微導(dǎo)通，信號半周期以上iC≥0。乙類：Q點(diǎn)設(shè)在截止區(qū)邊緣，信號半周期內(nèi)iC≥0。最低，≤50%。失真最小。最高，可接近78.5%。失真最大。略低于乙類。7第七頁，共二十一頁，2022年，8月28日§7.2互補(bǔ)推挽功率放大電路乙類互補(bǔ)推挽放大電路甲乙類互補(bǔ)推挽放大電路單電源互補(bǔ)推挽放大電路采用復(fù)合管的功率輸出級乙類和甲乙類放大的效率較高，但波形嚴(yán)重失真。為解決效率和失真的矛盾，需要在電路結(jié)構(gòu)上采取措施。8第八頁，共二十一頁，2022年，8月28日7.2.1乙類互補(bǔ)推挽放大電路1、電路結(jié)構(gòu)T1為NPN管，與負(fù)載RL組成正向跟隨ui的射極輸出器；T2為PNP管，與負(fù)載RL組成反向跟隨ui的射極輸出器；9第九頁，共二十一頁，2022年，8月28日2、工作原理當(dāng)ui

處于正半周時，T1導(dǎo)通，T2截止，電流通iC1過負(fù)載RL。當(dāng)ui為負(fù)半周時，T2導(dǎo)通，T1截止，電流iC2通過負(fù)載RL。T1、T2輪流導(dǎo)通，在負(fù)載RL上合成一個完整的不失真波形。利用兩個特性對稱的反型BJT互相補(bǔ)足的特點(diǎn)，完成推挽放大功能，故稱雙電源供電的互補(bǔ)對稱推挽功率放大器。10第十頁，共二十一頁，2022年，8月28日設(shè)輸入信號：ui=Uimsinωt輸出信號電壓幅值：Uom=Ucem

Uim輸出信號電流幅值：Iom=Icm11第十一頁，共二十一頁，2022年，8月28日1）輸出功率Po管子盡限運(yùn)用時，2）直流電源供給的功率Pv互補(bǔ)推挽電路中，正、負(fù)電源在一周內(nèi)輪流供電，故電源提供的總功率為：管子盡限運(yùn)用時，3、主要參數(shù)估算12第十二頁，共二十一頁，2022年，8月28日3）效率η管子盡限運(yùn)用時，4）管耗PTT1、T2在信號一周內(nèi)輪流導(dǎo)通，則PT1=PT2。乙類工作時，靜態(tài)管耗為零PT是Uom的二次函數(shù)。可用PT對Uom求導(dǎo)的辦法求出其最大值：13第十三頁，共二十一頁，2022年，8月28日當(dāng)時，PT取得最大值。T1、T2在信號一周內(nèi)輪流導(dǎo)通，則PT1=PT214第十四頁，共二十一頁，2022年，8月28日4）功率管參數(shù)的選擇U(BR)CEO的選擇ICM的選擇PCM的選擇T1導(dǎo)通T2截止時，T2所承受的最大反壓為T1、T2的最大反壓為15第十五頁，共二十一頁，2022年，8月28日7.2.2甲乙類互補(bǔ)推挽放大電路1、交越失真因IB=0，形成死區(qū)電壓交越失真16第十六頁，共二十一頁，2022年，8月28日2、甲乙類互補(bǔ)推挽電路為消除交越失真，可給T1、T2一很小的偏置電壓，使其在靜態(tài)時處于微導(dǎo)通狀態(tài)。二極管提供偏置UBE倍增電路提供偏置17第十七頁，共二十一頁，2022年，8月28日3單電源互補(bǔ)推挽放大電路OTL電路R1、R2提供合適的直流偏置，并使當(dāng)ui<0，T2導(dǎo)電，iC2流過RL，同時向C充電；當(dāng)ui>0，T3導(dǎo)電，C通過RL放電。18第十八頁，共二十一頁，2022年，8月28日由于T2、T3的工作電壓均為0.5VCC，因而Po、PT、Pv等的計算，只須將乙類互補(bǔ)電路指標(biāo)計算中的VCC代之以0.5VCC即可。可用一個電源VCC和一個電容C代替雙電源。19第十九頁，共二十一頁，2022年，8月28日4、帶自舉的OTL電路R3、C3為自舉電路。靜態(tài)時，C3充電至當(dāng)ui≤0，T2導(dǎo)電，由于C3足夠大，UC不變，則20第二十頁，共二十一頁，2022年，8月28日