电子技术基础(模拟部分)第八章

1、8.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题2. 功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径1. 功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点功率放大电路的特点 1. 主要技术指标主要技术指标 最大输出功率最大输出功率Pom 转换效率转换效率：输出功率与电源提供的功率之比。：输出功率与电源提供的功率之比。oooPV I最大输出功率：在电路参数确定的情况下负载上可能获得的最最大输出功率：在电路参数确定的情况下负载上可能获得的最大交流功率。大交流功率。电源提供的功率电源电压电源提供的功率电源电压电源输出电流平均值（直流功率）。电源输出

2、电流平均值（直流功率）。1. 功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因此，此，要求同时输出较大的电压和电流。要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态。管子工作在接近极限状态。 2. 功率放大电路中的晶体管功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能的大，电路中的晶体管一在功率放大电路中，为使输出功率尽可能的大，电路中的晶体管一都工作在极限状态，工作时的参数均接近极限参数。因此，在选择晶体都工作在极限状态，工作时的参数均接近极限参数。因此，在

3、选择晶体管时，要特别注意极限参数的选择。管时，要特别注意极限参数的选择。3. 功率放大电路的分析方法功率放大电路的分析方法图解法图解法5. 功率放大电路的分类功率放大电路的分类甲类功放、乙类功放、甲乙类功放甲类功放、乙类功放、甲乙类功放。1. 功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象4. 功率放大电路要解决的问题功率放大电路要解决的问题提高效率；减小失真；管子的保护提高效率；减小失真；管子的保护(散热问题散热问题)2. 功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径途径：降低静态功耗，途径：降低静态功耗， 即减小静态电流。即减小静态电流。四种工作状态四种工

4、作状态乙类：乙类：导通角等于导通角等于180甲类：甲类：一个周期内均导通一个周期内均导通甲乙类：甲乙类：导通角大于导通角大于180丙类：丙类：导通角小于导通角小于180动画演示1. 共射极电路共射极电路直流电流源提供的功率直流电流源提供的功率：（：（ABCO面积）面积）CQCCVIVP 负载负载RL获得的最大功率获得的最大功率：（阴影：（阴影QDE面积）面积）LLRIIRIPCQCQ2CQom212特点：放大器效率低，负载电阻越小，效特点：放大器效率低，负载电阻越小，效率越低。率越低。RC和晶体管集电极同时消和晶体管集电极同时消耗功率。不适合作功率放大。耗功率。不适合作功率放大。8.2 甲类放

5、大的实例甲类放大的实例8.2 甲类放大的实例甲类放大的实例简化电路简化电路带电流源详图的电路图带电流源详图的电路图 特点：特点：电压增益近似为电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功率增益，输，电流增益很大，可获得较大的功率增益，输出电阻小，带负载能力强。出电阻小，带负载能力强。 2. 共集电极电路共集电极电路8.2 甲类放大的实例甲类放大的实例放大器的效率放大器的效率效率低效率低 %7 .24%100)(VEVCom PPP8.3 乙类双电源互补对称功乙类双电源互补对称功率放大电路率放大电路8.3.2 分析计算分析计算8.3.1 电路组成电路组成8.3.3 功率功率BJT的选择的选择

6、由一对由一对NPN、PNP特性相同特性相同的互补三极管组成，采用正、负双的互补三极管组成，采用正、负双电源供电。这种电路也称为电源供电。这种电路也称为OCL（Output Capacitorless)互互补对称功率放大电路。补对称功率放大电路。一一. 电路组成电路组成8.3.1 电路组成电路组成CCV1 1、静态：、静态：电路上下对称，所电路上下对称，所以以 v vi i 、 v vo o 静态为静态为0 0。2 2、动态（加入正弦信号）：动态（加入正弦信号）： v vi i 00时，时， T T1 1导通，导通， T T2 2 截止，截止，输出输出v vi i 正半周；正半周；v vi i

7、02V|2VCCCC的功率管。的功率管。 通过功率通过功率BJTBJT的最大集电极电流为的最大集电极电流为V VCCCC/R/RL L，因此选功率，因此选功率BJTBJT的的I ICMCM一般不宜一般不宜低于此值。低于此值。OMCMPP2 . 0LCCCMRVI乙类互补对称电路存在的问题乙类互补对称电路存在的问题练习练习1：1. 电路如图所示。管子T1、T2在输入信号vi的作用下, 一周期内轮流导电约180度，电源电压Vcc=20V，负载RL=8，|VCES|=1V，试计算： 在输入信号vi10V(有效值)时，电路的输出功率、管耗、直流电源供给功率和电路的效率。(2)求电路的最大输出功率和效率

8、。8.4 甲乙类互补对称功率放甲乙类互补对称功率放大电路大电路8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路乙类互补对称电路存在的问题乙类互补对称电路存在的问题8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路1. 静态偏置静态偏置可克服交越失真可克服交越失真2. 动态工作情况动态工作情况二极管等效为恒压模型二极管等效为恒压模型设设T3已有合适已有合适的静态工作点的静态工作点交流相当于短路交流相当于短路动画演示8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类

9、双电源互补对称电路BE4221CE4VRRRV VBE4可认为是定值可认为是定值 R1、R2不变时，不变时，VCE4也也是定值，可看作是一个直流是定值，可看作是一个直流电源。电源。8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路静态时，偏置电路使VKVCVCC/2（电容C充电达到稳态）。当有信号vi时负半周T1导通，有电流通过负载RL，同时向C充电正半周T2导通，则已充电的电容C通过负载RL放电。只要满足RLC T信，电容C就可充当原来的VCC。计算Po、PT、PV和PTm的公式必须加以修正，以VCC/2代替原来公式中的VCC。 8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补

10、对称电路（1） 静态偏置静态偏置（2）动态工作情况）动态工作情况 调整R1、R2阻值的大小，可使CCK21VV 此时电容上电压CCC21VV 此电路存在的问题：输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。实际电路：克服交越失真 带自举电路的单电源功放静态时静态时CCK21VV C3充电后，其两充电后，其两端有一固定电压端有一固定电压动态时动态时由于C3很大，两端电压基本不变，使D点电位随输出电压升高而升高。保证输出幅度达到VCC/2,这种工作方式称为自举。8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路8.5 集成功率放大器集成功率放大器一一. 功放管的二次击穿功放管的二次

11、击穿 一次击穿一次击穿：当：当ce间电压增大到一定数值，晶体管将产生击穿现象；间电压增大到一定数值，晶体管将产生击穿现象；二次击穿二次击穿：一次击穿后，集电极电流加大，若不限制，晶体管工作点将：一次击穿后，集电极电流加大，若不限制，晶体管工作点将快速变化到快速变化到B点，电流剧增，管压降减小。晶体管二次击穿点，电流剧增，管压降减小。晶体管二次击穿后，性能将明显下降，甚至造成永久性损坏，应避免。后，性能将明显下降，甚至造成永久性损坏，应避免。二二. 功放管的散热问题功放管的散热问题 热阻的概念热阻的概念:热在物体中传导时所受到的阻力，用传递单位功率所产生的温热在物体中传导时所受到的阻力，用传递单

12、位功率所产生的温差表示。差表示。CMCMTPTTPTRajR RT T: :热阻热阻 T Tj j: :最高允许结温最高允许结温T Ta a: :环境温度环境温度 P PCMCM: :最大允许耗散功率最大允许耗散功率8.5 集成功率放大器集成功率放大器二二. 集成功率放大器集成功率放大器 8.5 集成功率放大器集成功率放大器1功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率和效率。2为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放大器理论上的最大输出效率可以达到78.5。3互补对

13、称功率放大器的几种主要结构： OCL（双电源）乙类 甲乙类。 OTL（单电源）乙类 甲乙类。4随着半导体工艺、技术的不断发展，输出功率几十瓦以上的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率VMOS管的出现，也给功率放大器的发展带来了新的生机。本章小结本章小结（1）静态电流Ic1、Ic2；（2）按深度反馈计算电压放大倍数；（3）计算不失真的输出电压峰值和输入电压峰值；（4）计算不失真最大输出功率和效率。已知图示电路中各三极管的均为60，VBE均为0.7v，饱和压降VCES均为2V，二极管的导通压降为0.7v，Vcc24v.求练习2：电路如图所示，已知T1和T2的饱和管压降VCES2V，直流功耗可忽略不计。（3）设最大输入电压的有效值为1V。为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V，电阻R6至少应取多少千欧？练习3：（1）R3、R4和T3的作用是什么？（2）负载上可能获得的最大输出功率Pom和电路的转换效率各为多少？练习4：已知T2和T4管的饱和管压降VCES2V，静态时电源电流可忽略不计。(1)试问负载上可能获得的最大输出功率Pom和效