模電課件大全華科第十八講CH功率放大電路

8.1功率放大電路的一般問(wèn)題8.2乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路8.3甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路8.4集成功率放大器(自學(xué))8.5功率器件(自學(xué))8功率放大電路概述學(xué)習(xí)指導(dǎo)小結(jié)作業(yè)學(xué)習(xí)指導(dǎo)

前面已經(jīng)介紹了一些電子電路，經(jīng)過(guò)這些電路處理后的信號(hào)，往往要送到負(fù)載，去驅(qū)動(dòng)一定的裝置。例如，收音機(jī)中揚(yáng)聲器的音圈、電動(dòng)機(jī)控制繞組、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器或電視機(jī)的掃描偏轉(zhuǎn)線圈等。這時(shí)我們要考慮的不僅僅是輸出電壓或電流的大小，而且要有一定的功率輸出。這類主要用于向負(fù)載提供功率的放大電路常稱為功率放大電路。本章以分析功率放大電路的輸出功率、效率和非線性失真之間的矛盾為主線，逐步提出解決矛盾的措施。主要內(nèi)容：1．功率放大電路的輸出功率、效率和非線性失真之間的關(guān)系。2．乙類、甲乙類功率放大電路的組成、工作原理、各項(xiàng)指標(biāo)的計(jì)算及功率BJT的選擇。學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1．熟練掌握如何解決輸出功率、效率和非線性失真三者之間的矛盾；2．要熟練掌握乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的組成、分析計(jì)算和功率BJT的選擇；3．正確理解甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放電路的工作原理及計(jì)算；4．了解各種功率器件及散熱問(wèn)題；（自學(xué)）5．了解集成功率放大器的使用。（自學(xué)）學(xué)習(xí)方法：

本章是圍繞輸出功率、效率和非線性失真三者之間的矛盾展開討論的，所以：1．必須先弄清為什么要把功率放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)下移，使放大器由甲類變?yōu)橐翌悾钟梢翌愖優(yōu)榧滓翌惖脑颉?．由于乙類、甲乙類放大器的輸出具有明顯的失真，學(xué)生要熟練掌握乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路是怎樣解決非線性失真的，即互補(bǔ)對(duì)稱電路組成原理。3．抓住輸出的最大幅值，以乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放為例，掌握功率放大器的分析計(jì)算和功率BJT的選擇。4．了解交越失真產(chǎn)生的原因，正確理解甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放電路的工作原理及計(jì)算。

共射放大器共集放大器共基放大器有電壓放大無(wú)電壓放大有電壓放大有電流放大有電流放大無(wú)電流放大

無(wú)論是功率放大電路、電壓放大電路，還是電流放大電路，在負(fù)載上都同時(shí)存在輸出電壓、電流和功率，上述稱呼上的區(qū)別只不過(guò)是它們各自強(qiáng)調(diào)的輸出量不同而已。概述例1：擴(kuò)音系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級(jí)，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。功率放大電壓放大信號(hào)提取例2：溫度控制R1-R3:標(biāo)準(zhǔn)電阻Ua:基準(zhǔn)電壓Rt:負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻A：電壓放大器RtTUO室溫T

溫度調(diào)節(jié)過(guò)程UbUO1uoR1aR2VCC+R3Rt

功放b溫控室A+-uo1加熱元件例3：典型的收音機(jī)電路變頻低頻中放功放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。檢波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(hào)的幅度，以驅(qū)動(dòng)后面的功率放大級(jí)，通常工作在小信號(hào)狀態(tài)。

功率放大—信號(hào)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(hào)狀態(tài)。2.分析方法：電壓放大—采用小信號(hào)模型分析法和圖解法功率放大—圖解法8.1功率放大電路的一般問(wèn)題1.功率放大電路的主要特點(diǎn)及主要研究對(duì)象(1)要求盡可能大的輸出功率。(2)效率=負(fù)載得到的有用信號(hào)功率Po電源供給的直流功率PDC(3)非線性失真要小。在大信號(hào)狀態(tài)工作必然引起信號(hào)失真，這就存在增大輸出功率和信號(hào)失真之間的矛盾，這就要求在電路結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，盡可能地提高輸出功率并減小非線性失真。(4)半導(dǎo)體三極管散熱的問(wèn)題輸出信號(hào)電壓大輸出信號(hào)電流大放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配管子工作在接近極限狀態(tài)2.提高效率的途徑：三極管根據(jù)正弦信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通情況，可分為以下幾個(gè)工作狀態(tài)：乙類：導(dǎo)通角等于180°甲類：一個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通甲乙類：導(dǎo)通角大于180°丙類：導(dǎo)通角小于180°#

用哪種組態(tài)的電路作功率放大電路最合適？降低靜態(tài)功耗，即減小靜態(tài)電流。互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型無(wú)輸出變壓器形式（OTL電路）無(wú)輸出電容形式（OCL電路）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩支晶體管，NPN、PNP各一支；兩管特性一致。類型：3.互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路的分類8.2乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路1.電路組成由一對(duì)NPN、PNP特性相同的互補(bǔ)三極管組成，采用正、負(fù)雙電源供電。這種電路也稱為OCL互補(bǔ)功率放大電路。2.工作原理兩個(gè)三極管在信號(hào)的正、負(fù)半周輪流導(dǎo)通，使負(fù)載得到一個(gè)完整的波形。8.2.1乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路ic1ic2動(dòng)態(tài)分析：(忽略導(dǎo)通壓降）vi

0VT1截止，T2導(dǎo)通vi>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;vi-VCCT1T2vo+VCCRLiLiL=ic2T1、T2兩個(gè)晶體管都只在半個(gè)周期內(nèi)工作的方式，稱為乙類放大。因此，不需要隔直電容。靜態(tài)分析：vi=0VT1、T2均不工作

vo=0Vic1uBEIcm1QQ3.分析螞計(jì)算（1）最芹大不粱失真待輸出萍功率Pom責(zé)ax實(shí)際穴輸出福功率Po3.分析臺(tái)計(jì)算單個(gè)夢(mèng)管子萌在半撿個(gè)周怨期內(nèi)杏的管妹耗（2）管付耗PT兩管段管耗3.分析悶計(jì)算（3）電獄源供澡給的放功率PV當(dāng)（4）效值率當(dāng)4.最大破管耗PT瓦1m和最樸大輸詢出功斷率Po朝m之間蘿的關(guān)找系通過(guò)蔑前面驗(yàn)的分弟析可匠知，灑靜態(tài)遲時(shí)，特流過(guò)雅管子撇的電灑流為港零，續(xù)此時(shí)捧管耗封也為表零，輕因此政，當(dāng)剛輸入伯信號(hào)戲較小餓時(shí)，精輸出暴功率墊較小寄，管硬耗也拉較小循；但晨是不泥是當(dāng)垂輸入房誠(chéng)信號(hào)些愈大晴時(shí)，繡輸出褲功率剛也愈遠(yuǎn)大，任管耗嘉也就遣愈大虛呢？管耗可知時(shí)，元管耗發(fā)最大虎：5、功譯率BJ昨T的選冬擇VcmiL-VCCRLviT1T2Vo+VCC若想覽得到渣最大態(tài)輸出究功率濁，BJ屋T的參盲數(shù)必念須滿醋足的勤條件姐：（1）每就只BJ喪T的最觀大允般許管漲耗PCM必須陷大于（2）BJ含T的集謝射間逆最大筐反向飲擊穿飾電壓笑應(yīng)滿仙足：（3）通亡過(guò)BJ抗T的最剛大集巧電極元電流貍應(yīng)滿帝足：6、應(yīng)對(duì)用iL-VCCRLviT1T2Vo+VCC功率斃放大洪電路瓜如圖望所示摸，設(shè)VCC=1候2V，RL=8Ω，BJ師T的極依限參裕數(shù)位ICM=2棕A，|V(B銀R)僅CE拉O|=3琴0V，PCM=5庫(kù)W。試答求：（1）Pom，并猜檢驗(yàn)BJ挖T是否烈能安你全工博作？之（2）放響大電忌路在η=0拉.6時(shí)的幸輸出徹功率Po值。解：（1）最不大輸找出功抱率AVW所以BJ孝T能安雄全工餅作。W（2）最歷大輸互出功政率無(wú)輸最出變游壓器無(wú)的互附補(bǔ)對(duì)寫稱功帶放電順路（OT盟L電路滑）一、腳特點(diǎn)1.單電殲源供慣電；2.輸出往端有樣大電幣容。二、慨靜態(tài)亂分析則T1、T2特性痛對(duì)稱餅，令：0.5VCCRLviT1T2+VCCCAvL+-VC8.銜2.謹(jǐn)2乙類絮單電鍛源互扣補(bǔ)對(duì)葬稱功處率放前大電腎路（補(bǔ)充）三、舒動(dòng)態(tài)盛分析(忽略扇導(dǎo)通頁(yè)壓降事）設(shè)輸吵入端拐在0.阿5VCC直流圍電平基礎(chǔ)察上加脫入正梯弦信節(jié)號(hào)。若輸無(wú)出電熄容足距夠大嗚，VC基本身保持衣在0.哭5VCC，負(fù)載雷上得植到的您交流可信號(hào)箱正負(fù)推半周陡對(duì)稱妹，但掙存在丙交越黃失真御。ic1ic2交越失真RLviT1T2+VCCCAUL+-T1導(dǎo)通觸、T2截止護(hù)；時(shí)，T1截止載、T2導(dǎo)通征。0.5VCCvit時(shí)，四、光輸出蓬功率榴及效蔬率若忽胸略交點(diǎn)越失槍真的架影響剃，且vi幅度插足夠妨大。歪則：VOVOmaxvitt8.即3甲乙訊類互案補(bǔ)對(duì)貨稱功棵率放書大電供路乙類糞互補(bǔ)床對(duì)稱怖電路去存在跡的問(wèn)晃題當(dāng)輸倉(cāng)入信覆號(hào)在0~畝Vbe之間街變化粗時(shí)，彈不足梨以克席服死益區(qū)電草壓，四三極挪管不捎導(dǎo)通考。因轉(zhuǎn)此在謙正、省負(fù)半鉛周交食替過(guò)敬零處扔會(huì)出頸現(xiàn)一預(yù)些非線筆性失齡真，稱別之為交越找失真。乙類艷放大掙的輸扛入輸裝出波諷形關(guān)業(yè)系:vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL死區(qū)賭電壓ViVoV"oV′otttt交越失真iBiBuBEtuitUT8.果3.輸1甲乙躁類雙薪電源間互補(bǔ)擁對(duì)稱殼電路（1）靜陰態(tài)偏蓬置靜態(tài)述時(shí)，D1、D2上產(chǎn)膚生的朱壓降耗為功咳率管皇提供除一個(gè)悉適當(dāng)抱的偏子壓，況使功訪率管睛處于特微導(dǎo)潔通狀武態(tài)，糊可以榮克服歲交越究失真惰。設(shè)T3已有四合適的靜站態(tài)工班作點(diǎn)由于先電路卷對(duì)稱醬，靜燒態(tài)時(shí)盆：1.電路叮組成2.工作氧原理8.道3.挪1甲乙控類雙征電源仍互補(bǔ)沒對(duì)稱懸電路（2）動(dòng)吳態(tài)工榴作情部況#在輸鵲入信粥號(hào)的各整個(gè)洋周期留內(nèi)，槽兩二盤極管趣是否湯會(huì)出擾現(xiàn)反械向偏顏置狀近態(tài)？外加蹤蝶輸入貨信號(hào)vi后由兔于管輔子工士作在魂甲乙護(hù)類，似即使vi很小搜，由慮于D1、D2的交悄流電稱阻很腹小，販可視嫂為短竟路，基此時(shí)定相當(dāng)豬于T3的輸晨出加仍在T1、T2管子碼的基匹極上棄，實(shí)前現(xiàn)信否號(hào)的序放大白。（3）圖帶解法堆分析（4）缺逝點(diǎn)由D1、D2組成顧的偏化置電炸路不壺容易妹調(diào)節(jié)繪，故鴿引入vBE擴(kuò)大丑電路賽。8.珠3.源1甲乙米類雙訪電源遙互補(bǔ)污對(duì)稱速電路VBE可認(rèn)找為是紡定值R1、R2不變婆時(shí)，VCE鑰4也是栽定值租，可決看作兆是一們個(gè)直陣流電足源；焰只要腿調(diào)節(jié)R1、R2的比仿值，灣就可蛇以改按變T1、T2的偏謊壓。功放慚指標(biāo)縫的分董析計(jì)員算與乙辱類雙周電源敬互補(bǔ)年對(duì)稱紫功放添的有可關(guān)公夸式近哪似。8.牲3.騰2甲乙剪類單燙電源院互補(bǔ)昂對(duì)稱矩電路1.靜態(tài)邀偏置2.動(dòng)態(tài)桿工作新情況調(diào)整R1、R2阻值穩(wěn)的大鳥小，予可使此時(shí)外電容形上電盞壓#在怎擱樣的射條件爽下，杠電容C才可男充當(dāng)濱負(fù)電緒源的缺角色半？RLC足夠漿大，紀(jì)應(yīng)滿株足RLC>拔(5涂-1鎖0)碌/2πfL。3.指標(biāo)扮的計(jì)哲算用VCC/2代替教乙類OC栗L電路稼的各府指標(biāo)主公式敲中的VCC即可若。4.此電提路存送在的鐵問(wèn)題損：K點(diǎn)電怪位受漿到限釋制4.帶自若舉電似路的戚單電貸源功財(cái)放自舉電路自舉電路靜態(tài)宿時(shí)C3充電悠后，舞其兩愛端有攻一固代定電公壓，沉不隨vi而改樣變動(dòng)態(tài)專時(shí)C3充當(dāng)概一個(gè)拳電源#在怎撿樣的怨條件爸下，儲(chǔ)電容C3才能哨起到啦電源活的作唉用？R3C3足夠句大調(diào)節(jié)R，使付靜態(tài)VAQ=0蒼.5VCCD1、D2使b1和b2之間罷的電籍位差匙等于嫁2個(gè)得二極很管正波向壓拔降，博克服累交越踐失真撓。Re1、Re2：電阻惡值1~集2，射百極負(fù)握反饋奪電阻垂，也樹起限饒流保遼護(hù)作挨用。D1D2vi+VCCRLT1T2T3CRBRe1Re2b1b2A5.實(shí)用OT貞L互補(bǔ)籠輸出治功放飄電路小廢結(jié)1、功率獨(dú)放大磚電路尋是在大信平號(hào)下月工作，通語(yǔ)常采篇用圖解絕法進(jìn)行井分析甩。研究評(píng)的重戚點(diǎn)是鐮如何縫在允膏許的恰失真說(shuō)情況龜下，盡可咱能提錢高輸浸出功鐘率和顫效率。2、與甲漂類功算率放皺大電訊路相奧比，外乙類吳互補(bǔ)劉對(duì)稱輸功放趣的主寇要優(yōu)筋點(diǎn)是與效率棍高，擠在理臭想情睜況下忘，其醋最大洲效率毛約為78檔.5規(guī)%。為揪保證BJ奏T安全溜工作爽，雙滾電源郊互補(bǔ)悟?qū)ΨQ款電路巡壽工作拳在乙蛛類時(shí)雅，器件烤的極埋限參木數(shù)必冷須滿救足：PCM＞PT1≈0.戒2Pom，|V(B傻R)興CE跑O|＞2VCC，ICM＞VCC/RL。3、由于BJ差T輸入娃特性暢存在檢死區(qū)銹，工旋作在礦乙類鑒的互戰(zhàn)補(bǔ)對(duì)文稱電越路將柴出現(xiàn)交越皆失真。常陡利用判二極乎管或VBE擴(kuò)大哀電路破進(jìn)行