第四章功率放大电路

第四章功率放大电路1第1页，共30页，2023年，2月20日，星期三例：扩音系统实际负载什么是功率放大器？

在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器2.8.1概述功率放大电压放大信号提取2第2页，共30页，2023年，2月20日，星期三一.功放电路的特点（2）功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值:ICM、UCEM

、PCM。

ICMPCMUCEM（1）输出功率Po尽可能大Icuce3第3页，共30页，2023年，2月20日，星期三(3)电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。(4)电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。Po:负载上得到的交流信号功率。PE：电源提供的直流功率。（5）功放管散热和保护问题4第4页，共30页，2023年，2月20日，星期三答：不合适，因为效率太低。uotuo射极输出器输出电阻低，带负载能力强，可以用做功率放大器吗？问题讨论:ibuceQIcUSC/REUSCRbuoUSCuiRE5第5页，共30页，2023年，2月20日，星期三射极输出器效率低的原因：一般射随静态工作点（Q）设置较高（靠近负载线的中部），信号波形正负半周均不失真。电路中存在的静态电流（ICQ），在晶体管和射极电阻中造成较大静态损耗，致使效率降低。设Q点正好在负载线中点，若忽略晶体管的饱和压降，则有：UCEQ=0.5USC

；

ICQ=0.5USC/RE。ESCCQSCERUIUP2/2==OPESCESCRURU8)22/(22==UCEQ2ICQ2=6第6页，共30页，2023年，2月20日，星期三如何解决效率低的问题？办法：降低Q点但又会引起截止失真既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射极输出器7第7页，共30页，2023年，2月20日，星期三2)分析方法不同，电压放大采用微变等效电路法和图解法；

功率放大采用图解法电压放大器与功率放大器的区别任务不同。电压放大——不失真地提高输入信号的幅度，以驱动后面的功率放大级，通常工作在小信号状态。功率放大——信号不失真或轻度失真的条件下提高输出功率，通常工作在大信号状态。8第8页，共30页，2023年，2月20日，星期三

BJT的几种工作状态iC甲类：最高效率50%在整个周期内iC>0（导通角=2π）静态工作点是管耗的主要因素iC甲乙类：iC>0的时间大于半个周期（π<导通角<2π）iC乙类：iC>0的时间约为半个周期（导通角=π）9第9页，共30页，2023年，2月20日，星期三互补对称功率放大电路互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。对称电源：+USC，-USC组成互补对称式射极输出器ui-USCT1T2uo+USCRLiLNPN型PNP型10第10页，共30页，2023年，2月20日，星期三一、工作原理（设ui为正弦波）ic1ic2

静态时：ui=0VT1、T2均不工作

uo=0V动态时：ui

0VT1截止，T2导通ui>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式。11第11页，共30页，2023年，2月20日，星期三ui-USCT1T2uo+USCRLiL输入输入波形图uiuououo´交越失真死区电压12第12页，共30页，2023年，2月20日，星期三ui-USCT1T2uo+USCRLiL(1)静态电流ICQ、IBQ等于零；(2)每管导通时间于半个周期；(3)存在交越失真。特点：乙类工作状态13第13页，共30页，2023年，2月20日，星期三互补对称功放电路工作原理VCC=VEE=VCCvI<0时的工作波形VcemIcm1/RLvI>0时的工作波形VcemIcm1/RL输出电压的最大变化范围:2Vcem输出电流的最大变化范围:2Icm14第14页，共30页，2023年，2月20日，星期三二、最大输出功率及效率的计算假设ui为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出达到最大值。ULmax负载上得到的最大功率为：iL-USCRLuiT1T2UL+USC若忽略晶体管的饱和压降，则负载（RL)上的电压和电流分别为：15第15页，共30页，2023年，2月20日，星期三电源提供的直流平均功率计算：每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:两个电源提供的总功率为：USC1=USC2=USCtic1216第16页，共30页，2023年，2月20日，星期三效率为：比较射极输出器的效（最大）25%互补对称功率放大器效率（最大）78.5%17第17页，共30页，2023年，2月20日，星期三tuo交越失真uit+USC-USCuiiLRLT1T2A存在交越失真OCL电路18第18页，共30页，2023年，2月20日，星期三1.克服交越失真的措施：R1D1D2R2

静态时:

T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态；动态时：设ui加入正弦信号。正半周T2截止，T1基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。+USC-USCULuiiLRLT1T2电路中增加R1、D1、D2、R2支路19第19页，共30页，2023年，2月20日，星期三uB1tUTtiBIBQ波形关系：ICQiCuBEiBib特点：存在较小的静态电流ICQ、IBQ。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。iCQuceUSC/REUSCIBQ20第20页，共30页，2023年，2月20日，星期三为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。2.UBE电压倍增电路B1B2+-BER1R2UIBI合理选择R1、R2大小，B1、B2间便可得到UBE任意倍数的电压。图中B1、B2分别接T1、T2的基极。假设I>>IB，则21第21页，共30页，2023年，2月20日，星期三3.电路中增加复合管增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。cbeT1T2ibicbecibic1

2晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。cbeT1T2ibicbecibic复合NPN型复合PNP型22第22页，共30页，2023年，2月20日，星期三改进后的OCL准互补输出功放电路：

T1：电压推动级

T2、R1、R2：

UBE倍增电路

T3、T4、T5、T6：复合管构成的输出级准互补输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T623第23页，共30页，2023年，2月20日，星期三电路中D1和D2管的作用是消除

。A．饱和失真B．截止失真C．交越失真24第24页，共30页，2023年，2月20日，星期三（2）静态时，晶体管发射极电位UEQ

。A．＞0VB．＝0VC．＜0V25第25页，共30页，2023年，2月20日，星期三OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互补对称功放的类型：互补对称功放的类型无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）26第26页，共30页，2023年，2月20日，星期三无输出变压器的互补对称功放电路一、特点1.单电源供电；2.输出加有大电容。二、静态分析则T1、T2特性对称，令：USC/2RLuiT1T2+USCCAUL+-UC27第27页，共30页，2023年，2月20日，星期三三、动态分析若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（UC相当于电源）RLuiT1T2+USCCAUL+-时，T1导通、T2截止；时，T1截止、T2导通。设输入端在0.5USC直流电平基础上加入正弦信号28第28页，共30页，2023年，2月20日，星期三四、输出功率及效率若忽略交越失真的影响，且ui幅度足够大。则：LSCLSCLRUIUU22maxmax==，u