第9章功率放大电路

1、第九章第九章 功率放大电路功率放大电路9.1功率放大电路功率放大电路的特点及分类的特点及分类9.2互补推挽功率放大电路互补推挽功率放大电路本章重点和考点：本章重点和考点：1.重点掌握功放的最大输出电压、最大输出功率重点掌握功放的最大输出电压、最大输出功率和效率的计算。和效率的计算。本章教学时数：本章教学时数：2学时学时本章讨论的问题：本章讨论的问题：1.功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？电路有什么区别？2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的

2、最大输出功率？晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？ 9.1 功率放大电路的特点及分类功率放大电路的特点及分类 一、特点：1. 输出功率足够大输出功率足够大 为获得足够大的输出功率，为获得足够大的输出功率， 功放管的电压和电功放管的电压和电流变化范围应很大。流变化范围应很大。 2. 效率要高效率要高 功率放大器的效率是指负载上得到的功率放大器的效率是指负载上得到的信号功率与电源供给的直流功

3、率之比。信号功率与电源供给的直流功率之比。 mmmUIP4.加装散热和保护装置加装散热和保护装置3. 非线性失真要小非线性失真要小 功率放大器是在大信号状态下工作，电压、功率放大器是在大信号状态下工作，电压、 电流电流摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围摆动幅度很大，极易超出管子特性曲线的线性范围而进入非线性区，而进入非线性区， 造成输出波形的非线性失真，造成输出波形的非线性失真，因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性因此，功率放大器比小信号的电压放大器的非线性失真问题严重。失真问题严重。 二、工作状态分类二、工作状态分类根据功放管工作点选择的位置不同来进行分类的分为甲类放大：静

4、态工作点静态工作点Q设在负载线线性段的中点在整设在负载线线性段的中点在整 个信号周期内都有电流个信号周期内都有电流iC通过通过 幻灯片 7乙类放大:静态工作点静态工作点 Q 设在截止点，则设在截止点，则iC仅在半个仅在半个信号周期内通过，信号周期内通过， 其输出波形被削掉一半其输出波形被削掉一半幻灯片 8甲乙类放大静态工作点设在线性区的下部靠近截止点处，则其iC的流通时间为多半个信号周期，输出波形被削掉少一半 幻灯片 9功率放大电路的分类功率放大电路的分类在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类在信号整个周期内导通

5、情况分类甲类甲类( ( 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙类乙类( ( ) ) tiCO Icm ICQ2 甲乙类甲乙类( ( 0时时 ，T1和和T4导通，导通， T2和和T3 截止，负载上获得正截止，负载上获得正半周电压；半周电压；当当 ui 0 T1 导通导通 T2 截止截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0 T2 导通导通 T1 截止截止iC1io = iE2 = iC2, uO = iC2RLui = 0 T1 、 T2 截止截止若考虑三极管的开启电压，输出波形将产生若考虑三极管的开启电压，输出波形将产生交越失真交越

6、失真。消除交越失真的消除交越失真的OCL电路的工作原理电路的工作原理 tiC0 ICQ1ICQ2消除交越失真思路：消除交越失真思路：图9.2.2消除交越失真的消除交越失真的OCL电路电路RLRD1D2T1T2+VCC+ui +uo VCCV5uiui = 0，给给 T1、T2 提供静态电压提供静态电压UB1、B2UD1UD2UR2U UB1B1、B2B2略大于略大于T T1 1管发射结和管发射结和T T2 2管发射结开启电压之和，两管管发射结开启电压之和，两管均处于微导通状态，即都有一个微小的基极电流，分别为均处于微导通状态，即都有一个微小的基极电流，分别为I IB1B1和和I IB2B2 。

7、静态时应调节静态时应调节 ，使，使为为0,0,即即为为0 0。当当 ui = 0 时，时，T1、T2 微导通。微导通。当当 ui 0 ( ( 至至 ) )， T1 微导通微导通 充分充分导通导通 微导通；微导通；T2 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。当当 ui 0 ( ( 至至 ) )， T2 微导通微导通 充分导通充分导通 微导通；微导通； T1 微导通微导通 截止截止 微导通。微导通。当输入信号为正弦交流电时当输入信号为正弦交流电时图图9.2.3 T1和和T2 管在管在ui作用下输入作用下输入特性中的图解分析特性中的图解分析二管导通的时间都比输入信号的二管导通的时间都比输入信号的半

8、个周期更长，功放电路工作在半个周期更长，功放电路工作在甲乙类状态。甲乙类状态。LCCCMCEMomRUIUp22121直流电源给出的功率可按式(5.2.11)估算，即 cmCCUIUP2 在放大器输出最大功率时，忽略管子饱和压降，Icm=ICM=UCC/RL，电源给出最大功率，为 2CCUCCLUpUR 电路在最大输出功率时的效率为 %5 .784Umommpp 结果与式（5.2.12）完全相同。最大管耗与最大输出功率之间也满足式(5.2.15)的关系。即omomLCCVmpPRUp4 . 0424222 例5.3.1在图5.3.1所示乙类互补对称功放电路中，设UCC=12V， RL=8 ，

9、试求： (1) 当输入信号足够大， 使集电极电压能够充分运用时的Pom、PUm、m、 PV； (2) 当输入信号电压有效值为4V时的Po、PU、PV; (3) 若三极管饱和压降UCES=1V，不可忽略，再计算（1）问中各量。 解（1） 输入信号足够大时，忽略管子饱和压降， 输出电压幅值约等于电源电压，可输出最大功率。 由式（5.3.1）最大输出功率为 Pom= WRULCC98212222 此时的效率为 %8 .3644. 52UOPPWppPomUmv5 . 295 .11 双管总管耗为 PV=PUm-Pom= 11.5 - 9 = 2.5W (2） 若输入电压有效值为4V，即其幅值为Uim

10、 考虑到射极输出器的输出电压近似等于输入电压，故UomUim = 5.7V，输出功率为WRUPLomO2827 . 5222效率为 %8 .3644. 52UOPPWRUUUIUPLCESCCCCCMCCUm50.108) 112(12222%7250.1056. 7mwpPpOmUmT94. 256. 750.10 有正弦信号 ui输入时，两管轮流工作。正半周时，V1因发射结正偏而导通，在负载RL上输出电流ic2，如图中实线所示，V2 因发射结反偏而截止。同理，在负半周时，V2因发射结正偏而导通，在负载RL上输出电流ic2，如图中虚线所示， V1 因发射结反偏而截止。这样，在信号ui的一个周期内，电流ic1和ic2以正、反两个不同的方向交替流过负载电阻RL，在RL上合成为一个完整的略有点交越失真的正弦波信号。 由此可见，在输入电压作用下，互补对称电路利用了两个不同类型晶体管发射结偏置的极性正好相反的特点，自行完成了反相作用， 使两管交替导通和截止。 互补对称电路联成射极输出方式，具有输入电阻高、输出电阻低的特点， 低阻负载可以直接接在放大电路的输出端。 2. 最大输出功率、最大输出功率、 效率及管耗