模电清华大学华成英功率放大电路PPT教案

1、模电清华大学模电清华大学(qn hu d xu)华成英功华成英功率放大电路率放大电路第一页，共27页。9.1 9.1 概述概述(i (i sh)sh)9.2 9.2 互补输出互补输出(shch)(shch)级的分析级的分析计算计算第1页/共27页第二页，共27页。一、功率放大电路研究一、功率放大电路研究(ynji)(ynji)的问题的问题二、对功率放大电路二、对功率放大电路(dinl)(dinl)的要求的要求三、晶体管的工作方式三、晶体管的工作方式四、功率放大电路的种类四、功率放大电路的种类第2页/共27页第三页，共27页。 1. 性能指标：输出功率和效率。：输出功率和效率。 若已知若已知Uo

2、m，则可得则可得Pom。L2omomRUP 最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。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。分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。 3. 晶体管的选用：根据晶体管的选用：根据(gnj)极限参数选择晶体管。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电极电流ICM，管压降的最大值接近，管压降的最大值接近c-e反向击穿电压反向击穿电压U(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗散功集电极消耗功率的最大值接近

3、集电极最大耗散功率率PCM 。称为工作在尽限状态。称为工作在尽限状态。第3页/共27页第四页，共27页。1. 1.输出功率尽可能大输出功率尽可能大: :即在电源电压一定的情况即在电源电压一定的情况(qngkung)(qngkung)下，最大不失真输出电压最大。下，最大不失真输出电压最大。2. 2. 效率尽可能高效率尽可能高: : 即电路损耗的直流功率尽可能小，静即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态时功放管的集电极电流近似为0 0。第4页/共27页第五页，共27页。1. 甲类方式：晶体管在信号的整个(zhngg)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

4、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第5页/共27页第六页，共27页。1. 1. 变压器耦合功率放大电路变压器耦合功率放大电路(dinl)(dinl) 输入信号增大，输出功率如何变化？输入信号增大，输出功率如何变化？ 输入信号增大，管子的平均电流输入信号增大，管子的平均电流(dinli)如何变化？如何变化？ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？做功放适合吗？做功放适合吗？单管甲类电路为什么管压降会大为什么管压降会大于电源电压？于电源电压？第6页/共27页第七页，共27页。 信号的正半周信号的正半

5、周T1导通、导通、T2截止；负半周截止；负半周T2导通、导通、T1截止。截止。 两只管子交替工作，称为两只管子交替工作，称为“ 推挽推挽 ”。设。设 为常量，则负载上可获得正弦为常量，则负载上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供波。输入信号越大，电源提供(tgng)的功率也越大。的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0第7页/共27页第八页，共27页。2CCEBIVUUu静态时，输入电压输入电压(diny)的正半周：的正半周： VCCT1CRL地地 C 充电。充电。输入电压输入电压(diny)的负半周：的负半周： C 的的 “”T2地地RL C “ ” C 放电。放电。C 足够大，才能

6、认为其对交流信号相当于短路。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。电路低频特性差。2)2(CESCComUVU因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路电路。第8页/共27页第九页，共27页。输入输入(shr)电压的正半周：电压的正半周： VCCT1RL地地输入输入(shr)电压的负半周：电压的负半周： 地地RL T2 VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。2CESCComUVU静态时，静态时，UEQ UBQ0。第9页/共27页第十页，共27页。输入输入(shr)

7、电压的正半周：电压的正半周：VCC T1 RL T4地地输入输入(shr)电压的负半周：电压的负半周：VCC T2 RL T3地地22CESCComUVU是双端输入、双端输出是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电形式，输入信号、负载电阻均无接地点。阻均无接地点。管子多，损耗大，使效管子多，损耗大，使效率低。率低。第10页/共27页第十一页，共27页。第11页/共27页第十二页，共27页。一、输出功率一、输出功率二、效率二、效率(xio l)三、晶体管的极限三、晶体管的极限(jxin)参数参数第12页/共27页第十三页，共27页。然后求出电源的平均功率，然后求出电源的平均功率，CCC(AV)

8、VVIP效率效率VomPPL2omomRUP在已知在已知RL的情况下，先求出的情况下，先求出Uom，则则第13页/共27页第十四页，共27页。2CESCComUVUL2CESCCom2)(RUVP数值较大数值较大不可忽略不可忽略大功率管的大功率管的UCES常为常为23V。第14页/共27页第十五页，共27页。LCESCCCCCC 0 LCESCCV)(2 ) d( sin1RUVVtVtRUVPL2CESCCom2)(RUVPCCCESCCVom4 VUVPP电源电源电流电流第15页/共27页第十六页，共27页。CMLCCmaxCIRViCEO(BR)CCmaxCE2UVutRtUtUVP d

9、 sin) sin(21LOM 0 OMCCTPT对对UOM求导，并令其为求导，并令其为0，可得，可得CCCCOM 6 . 02VVU 在输出功率最大时，因管压降最小，故管子损耗不大；输出功率最小时，因集电极电流(dinli)最小，故管子损耗也不大。管子功耗与输出管子功耗与输出(shch)电压峰值的关系为电压峰值的关系为管压降管压降发射极电流发射极电流第16页/共27页第十七页，共27页。L22CCTmax RVP0om0om2TmaxL2CComCESCESCES2 . 0220UUPPPRVPU，则，则若若因此因此(ync)，选择晶体管时，其极限参数，选择晶体管时，其极限参数L2CCmax

10、TCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22 . 02RVPPVuURViI将将UOM代入代入PT的表达式，可得的表达式，可得第17页/共27页第十八页，共27页。3. 最大输出功率和效率最大输出功率和效率(xio l)的表达式；的表达式；1. 指出指出(zh ch)图中放大电图中放大电路部分；路部分；2. 说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若若为为交流负反馈则说明其反馈组态；交流负反馈则说明其反馈组态；4. 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值；5. 说

11、明说明D1D3和和RW的作用，的作用，C1C4的作用；的作用；6. 说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。CComL2omomL8LCESCCom4 ,2 ,2VURUPRRRUVUuuAUUUUAomiio,10第18页/共27页第十九页，共27页。第19页/共27页第二十页，共27页。1. R2短路；短路；2. R2断路断路(dun l)；3. D1短路；短路；4. D1断路断路(dun l)；5. T1集电极开路。集电极开路。T2、T5的极限参数：的极限参数：PCM1.5W，ICM600mA，UBR（CEO）40V。故障分析的问题，答案具有多样性，需多方面思考！故障分析的问题，答案具有多样性，需多方面思考！ 功放的故障问题，特别需要考虑故障的产生是否影响功放功放的