第二章功率放大器1要点.ppt

第二章功率放大器,一、概述,二、无输出变压器的功率放大器,三、谐振功率放大器,四、宽带高频功率放大器,2.1功率放大器概述,1.功率放大电路研究的问题,（1）性能指标：输出功率和效率。最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。（2）分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。,（3）晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近c-e反向击穿电压V(BR)CEO，集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗散功率PCM。称为工作在尽限状态。,2.对功率放大电路的要求,（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。（2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管的集电极电流近似为0。,用c集电极效率：,Po集电极输出功率,式中：,PD电源提供的功率,PC晶体管平均管耗,（1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态（2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态（3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态（4）丙类方式：晶体管在信号的少半个周期处于导通状态（5）丁类方式：晶体管工作在开关状态,3、晶体管的工作方式,图中晶体管各工作在什么状态？,信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。两只管子交替工作，称为“推挽”。负载上可获得正弦波。,（1）变压器耦合的乙类推挽电路,1.工作原理,2.2无输出变压器功率放大器,电源电压利用系数,（2）OTL电路(OutputTransformerless),输入电压的正半周：VCCT1CRL地C充电。,输入电压的负半周：C的“”T2地RLC“”C放电。,C足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。,因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。,（3）OCL电路(OutputCapacitorless),输入电压的正半周：VCCT1RL地,输入电压的负半周：地RLT2VCC,两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。,静态时，VEQVBQ0。,vi,vo,2.实际电路考虑的问题,在晶体管零偏置情况下，考虑到导通电压的影响，输出电压波形在在衔接处出现严重失真，称交叉失真。,(1)交叉失真,克服交叉失真的基本途径在输入端为两管加合适的正偏电压，使其工作在甲乙类。,常用克服交叉失真的电路,二极管偏置电路,由于二极管的正向交流结电阻很小，可认为交流短路，因此偏置电路不影响输入信号vi的传输。,恒电压偏置电路,由R1、R2、T6组成的恒压偏置电路，为T1、T2提供VB1B2偏压。,对交流而言，该电路通过R1，实现电压负反馈，使T6管C-E极之间等效电阻很小，可以保证末级两管基极保持交流同电位。,常用克服交叉失真的电路,(2)准互补推挽电路,问题的提出,互补推挽电路要求两只功率管特性配对，难以实现。,解决办法,采用复合管取代互补管，构成准互补推挽电路。,其中，T1、T3为小功率管，它们之间是互补的，T2、T4为大功率管，它们是同型，便于特性配对，故称为准互补推挽电路。,R1，R2(几百)减小复合管的反向饱和电流。,电路,(3)充分利用末级的自举电路,影响输出信号电压振幅的因素,交流负载rRriR，得交流负载线为(b)所示。可见，T3管的最大输出信号电压振幅受到截止失真的限制，其值小于VCC/2。,若使rR，则交流负载线如图(b)所示，输出信号电压振幅不受截止失真限制，可接近VCC/2。,采用自举电路,将R1R2取代R，接入大容量电容C2。,作用：对交流近似短路，交流电位由O经C2自举到C点，即vCvO。,由于互补输出级的电压增益接近于1，因而vBvOvC，通过R2的交流电流i0，因而从B点向虚线框看进去的交流电阻(vB/i)很大，趋于无穷，T3的交流负载电阻便近似等于T1(或T2)电路的输入电阻。,(4)保护电路,在负载短路时，致使通过功率管的电流迅速增大，一旦超过极限参数，造成管子损坏。因此大功率功放，应设有保护电路:过流，过压、过热保护。,过流保护电路,3.互补输出级的分析估算,求解输出功率和效率的方法:,方法VcmIcmRL或VcmVCC-VCE(sat),首先要求出Vcm,(1)负载上得到输出功率,(2)电源供给功率,(3)集电极效率,两管集电极管耗,(4)单管最大管耗,典型准互补推挽功率放大电路,推动级,准互补推挽输出级,克服交叉失真的恒压偏置电路,充分利用末级的自举电路,4.实际电路举例（1）,1.分析电路的功能及各元件的作用。,2.如果出现交叉失真应调哪个元件？,3.静态时A点电位是多少？如果出现偏差应调哪个元件？,4.输出信号出现削波失真，是什么原因？,6.将电路改为OTL电路，试写出输出功率和效率的表达式。,5.在充分激励条件下忽略R10和R11,试写出最大输出功率和效率的表达式。,RP,R1,静态时A点不为零,1.分析电路的功能及各元件的作用。,2.若V