模电课件第七章功率放大电路.ppt

功率放大电路,Chapter 7,2,7.1 概述,功率放大器的用途和特点 功放提高效率的主要途径,3,模拟电子技术设备的四大部分如图：,把电能转换为其他形式的能量,功放以输出功率为直接目的。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大；输出信号电流大；放大电路的输出电阻与负载匹配。,高效率地向负载提供失真不大的额定功率，以驱动执行机构,把微弱的信号电压放大，是小信号放大器,信号源,7.1.1功率放大器的用途和特点,4,功放电路的特殊问题,1、输出功率,2、效率,为获得大的功率输出，要求功放管的电压电流都有足够大的输出幅度，因此管子通常在极限状态下工作。主要技术指标：最大输出功率Pom。,功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得到的。其转换能力称集电极效率，即,PT：耗散在管子集电极上的功率，称管耗,5,3、非线性失真,4、功放管的散热问题,5、分析方法,由于功率放大器工作在大信号状态，不可避免要产生非线性失真。且输出功率越大，失真越大。实际中需在获得最大功率的同时，尽可能把非线性失真限制在允许的范围内。,功放管在极限运用时，uCE最大值 接近U（BR）CEO，iC最大值 接近ICM，Po接近PCM，且有相当大功率消耗在集电结上，要考虑功放管的散热和保护问题。,在大信号下，小信号模型已不在适用，需采用图解分析法。,6,7.1.2 功放提高效率的主要途径, ,PT,管子在信号一周期内导通时间越短，相应管耗越小，效率就越高。,在低频功放电路中，按管子集电极电流流通时间的不同可分为：,甲（A)类放大 乙(B)类放大 甲乙(AB)类放大,7,甲类：Q点设在放大区中部，整个信号周期内iC0,甲乙类：管子在静态时微导通，信号半周期以上iC0。,乙类：Q点设在截止区边缘，信号半周期内iC0。, 最低， 50%。 失真最小。, 最高， 可接近78.5%。失真最大。, 略低于乙类。,8,7.2 互补推挽功率放大电路,乙类互补推挽放大电路 甲乙类互补推挽放大电路 单电源互补推挽放大电路 采用复合管的功率输出级,乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构上采取措施。,9,7.2.1 乙类互补推挽放大电路,1、电路结构,T1为NPN管，与负载RL组成正向跟随ui的射极输出器；,T2为PNP管，与负载RL组成反向跟随ui的射极输出器；,10,2、工作原理,当ui 处于正半周时，T1导通，T2截止，电流通iC1过负载RL。,当ui为负半周时，T2导通， T1截止，电流iC2通过负载RL。,T1、 T2轮流导通，在负载RL上合成一个完整的不失真波形。,利用两个特性对称的反型BJT互相补足的特点，完成推挽放大功能，故称双电源供电的互补对称推挽功率放大器。,11,设输入信号：,ui=Uimsint,输出信号电压幅值： Uom= Ucem Uim,输出信号电流幅值： Iom= Icm,12,1）输出功率Po,管子尽限运用时，,2）直流电源供给的功率Pv,互补推挽电路中，正、负电源在一周内轮流供电，故电源提供的总功率为：,管子尽限运用时，,3、主要参数估算,13,3）效率,管子尽限运用时，,4）管耗PT,T1、T2在信号一周内轮流导通，则PT1=PT2。,乙类工作时，静态管耗为零,PT是Uom的二次函数。可用PT对Uom求导的办法求出其最大值：,14,当,时，PT取得最大值。,T1、T2在信号一周内轮流导通，则 PT1 = PT2,15,4）功率管参数的选择,U(BR)CEO的选择,ICM的选择,PCM的选择,T1导通T2截止时，T2所承受的最大反压为,T1、T2的最大反压为,16,7.2.2 甲乙类互补推挽放大电路,1、交越失真,因IB=0，形成死区电压,交越失真,17,2、甲乙类互补推挽电路,为消除交越失真，可给T1、T2一很小的偏置电压，使其在静态时处于微导通状态。,二极管提供偏置,UBE倍增电路提供偏置,18,3 单电源互补推挽放大电路OTL电路,R1、R2提供合适的直流偏置，并使,当ui0，T3导电，C通过RL放电。,19,由于T2、T3的工作电压均为0.5VCC，因而Po、PT、Pv等的计算，只须将乙类互补电路指标计算中的VCC代之以0.5VCC即可。,可用一个电源VCC和一个电容C代替双电源。,20,4、带自举的OTL电路,R3、C3为自举电路。,静态时，C3充电至,当ui0，T2导电，由于C3足够大