模电完整17第三章功放ppt课件

2 功率放大器工作状态的分类 1 甲类 A类 工作状态 a 甲类功放的转移特性 Q 功率管在输入信号的一周期内都导通 晶体管导通角 1800 3 4功率输出级电路 1 功放的特点和指标略 输出功率大 效率高 2 功率放大器工作状态的分类 2 乙类 B类 工作状态 Q b 乙类功放的转移特性 晶体管只在输入信号正半周工作在放大区 导通 晶体管导通角 900 3 甲乙类 AB类 工作状态 晶体管在信号的大半周期间导通 导通角1800 900 4 丙类 C类 工作状态 输出信号电流波形只有一个尖顶 导通角 900 UCEQ ICR L EC 3 甲类放大器的输出功率 uCE iC 1 电源提供的平均功率PE为 PE ECICQ 最大不失真输出电压的幅度 最大不失真输出电流的幅度 3 甲类功放的最大效率 为 2 电路可能的最大交流输出功率POmax 实际上由于饱和压降UCES和穿透电流ICEO等因素的影响 甲类功放的最大效率 总是小于25 3 甲类放大器的输出功率 4 晶体管的最大管耗PTmax PTmax PE Pomin PT PE Po 0 PTmax PE ECICQ 输入信号为零时 负载和晶体管消耗全部直流功率 晶体管的管耗最大 而当最大输出时 晶体管的管耗最小 Rc为最佳匹配时 输出功率才有可能达到最大交流输出功率POmax 3 4 2互补推挽乙类功率放大器 1 电路的构成及原理 1 电路组成 T1 与RL 射随器 T2 与RL 射随器 NPN PNP管互补射极输出器 也称为OCL功放 UBE1 UBE2 静态时ui 0 uo 0 2 工作原理分析 当信号处于正半周时 ui 0 T1导通T2截止 输出电压u0 ic1RL ui 当信号处于负半周时 ui 0 T2导通T1截止 输出电压u0 ic2RL ui T1和T2轮流导电 交替工作 组成推挽式电路 3 传输特性 死区 跟随区 i死区 ui 0 0 5V范围 产生非线性失真 交越失真 ii跟随区 ui u0 ui UBE1 正跟随区 ui UBE1 负跟随区 线性区域 iii饱合区uo EC UCE1 sat uo EE UCE2 sat 饱合区 产生非线性失真 消波失真 4 甲乙类互补推挽电路 消除交越失真方法 为T1和T2提供一定量的静态偏置 使其工作在甲乙类工作状态 D1 D2和R构成偏置电路 UD1 UD1 UD1 UBE1 UON1UD2 UBE2 UON2 由于静态偏置电流较小 其工作原理和分析方法与乙类近似相同 IC1 0 VCE1 EC 静态工作点 Q EC EE 5 乙类互补推挽放大器的图解分析 交流负载线 过Q点 斜率为 1 RL的直线 静态工作点 Q IC2 0 VCE2 EE 交流负载线 过Q点 斜率为 1 RL的直线 UCES UCES EC EE 1 输出功率 最大不失真输出电压 Uom max EC UCES 最大不失真输出电流 Iom max Uom max RL 最大不失真输出功率 EC UCES Uom max EC D 所以一个周期的平均功率损耗 管耗 为 2 单管最大平均管耗PT1max T1管的瞬时管压降uCE1 EE 流过T1管的瞬时电流 EC uo ic1 uo RL 若设输出电压为u0 Uomsin t 则有 平均管耗PT1与Iom是非线性关系 如果令dPT1 dIom 0可求出 当I0m 2EC RL时 或U0m 2EC 0 63EC时 如果乙类互补对称电路的最大输出功率POmax 10W PT1max 2W 则具体在电路设计中应选择最大管耗PCM 2W的晶体管T1和T2 3 最大可能管耗 最大瞬时管耗 单管T1的瞬时功耗为 Pc uCE1iC1 EC iC1RL EC iC1RL iC1 ECiC iC2RL 令dPc diC 0 可求得当iC EC 2RL时 单管最大可能管耗为 PCmax EC2 2RL EC2 4RL PCmax 0 5POmax PCmax EC2 4RL 单管T1的瞬时功耗为单管最大可能管耗是最大输出功率的二分之一 最大可能管耗发生在负载线中点处 4 直流电源供给的最大功率PEmax 电源EC 或EE 供给T1 或T2 的平均电流 电源供给的最大功率为 max Iom max PEmax Pomax 2PT1max 5 最大效率 max 实际效率 6 功率BJT管的选择 1 每只BJT的最大允许管耗PCM必须大于PT1max 0 2Pomax 2 考虑到当T2接近饱和导通时 uCE2 0 此时T1管的uCEl具有最大值 且等于2EC 因此 应选用BUCEO 2EC的管子 3 通过BJT的最大集电极电流为EC RL 所选BJT的ICM一般不宜低于此值 例3 5功放电路如图所示 设EC 12V RL 8 BJT的极限参数为ICM 2A BUCEO 30V PCM 5W 试求 1 最大输出功率Pomax值 并检验所给BJT是否能安全工作 2 放大电路在 0 6时的输出功率Po值 解 1 求Pomax 最大集电极电流 CE极间最大压降 最大管耗 ICM 2A BUCEO 30V PCM 5W 能安全工作 作业 P1323 133 14 3 4 3其他乙类推挽功率放大器 uo RL EC ui Rb1 Rb1 T2 T1 Re 1 变压器耦合推挽功放 1 电路结构 T1和T2NPN同型号 相同特性 基极偏置电路EC Rbl和Rb 消除交越失真 T1和T2工作在甲乙类状态 Tr1 u1 uL N1 N2 ic1 iL N2 N1 设变压器Tr2的初级绕组总匝数为2N1 次级绕组匝数为N2 ui1 ui2 u1 ic1 N1 N2 2uL iL 令 u1 ic1 R L R L1 uL iL RL RL 负载RL折合到初级绕组上半部分的等效电阻R L1 R L1 N1 N2 2RL R L2 N1 N2 2RL Tr2具有阻抗变换的作用 可通过调节N1 N2来实现最佳负载阻抗R L 得到最大不失真功率 uo RL EC ui Rb1 Rb1 T2 T1 Re 2 工作原理分析 体积大 价格贵 低频响应差 本身有损耗 而且由于漏感和寄生电容的存在 使经过变压器引入深度负反馈时极易引起自激振荡 ui T2 T1 RL uo EC R Re T1 2 单电源互补推挽功放 Rc R1 R2 uo1 T1 R1 R2和Rc Re为前置放大器 R D1 D2为T2和T3基极提供偏置减小交越失真 静态时 C C被充电至EC 2 OTL功放 EC