模電-第九章功率放大電路

第九章功率放大電路第9章9.1概述9.2互補功率放大電路（OCL）第9章本章重點OCL互補功率放大電路組成及工作原理。第9章9.1概述能夠向負載提供足夠信號功率的放大電路稱為功率放大電路（簡稱功放）。在實用電路中，往往要求放大電路的輸出級輸出一定的功率，以驅動負載。功率放大電路是在電源電壓確定的情況下，輸出盡可能大的功率。功率管工作在大信號狀態（盡限應用狀態）。因此，從功放電路的組成和分析方法到元器件的選擇，都與小信號放大電路有著明顯的區別。1.主要技術指標9.1.1功率放大電路的特點1）最大輸出功率Pom

2）轉換效率放大電路提供給負載的信號功率稱輸出功率(交流功率)。Po=Io

Uo（有效值）Pom指負載上可能得到的最大交流功率。功率放大電路的最大輸出功率與電源所提供的功率之比。

=Pom/Pv電源提供的功率是直流功率，其值等于電源輸出的平均電流與電源電壓之積。2.功率放大電路中的晶體管3.功率放大電路的分析方法功放電路中,晶體管一般工作在極限工作狀態。集電極電流接近ICM（最大集電極電流）；c-e間壓降接近U（BR）CEO（c-e間擊穿電壓）；管耗接近PCM（最大功耗）。（功放管一般為大功率管,使用應注意散熱問題。）由于功率電路的輸出電壓和電流都很大,不能采用適用于小信號的交流等效電路分析方法,而采用圖解法。第9章第9章9.1.2功率放大電路的組成一、共射放大電路不宜用作功率放大電路＋Uo－RLRCRb＋Ui－T+Vcc直流負載線交流負載線iCuCEQICQABODECVCCUCEQ原因：電路輸出功率小，電源使用效率低。管集電極耗散功率RC功率損耗及RL獲得功率ABOC面積為直流電源提供功率第9章二、變壓器耦合功率放大電路iCuCEQICQOAB2VCCVCC理想情況下最大效率為50%。Pom=1/2(ICQVCC)RLRb＋Ui－T+VccN1N2電源提供功率最大輸出功率交流負載線（通過調匝數比，可使B點為2VCC）直流負載線（N1電阻可略）（1）晶體管工作在甲類狀態在放大電路中，當輸入信號為正弦波時，晶體管在信號的整個周期內均導通（導通角為360）。（2）晶體管工作在乙類狀態晶體管僅在正半周或負半周導通（導通角為180）。（3）晶體管工作在甲乙類狀態晶體管的導通時間大于半個周期且小于1個周期（導通角為180360）。?晶體管工作狀態的分類除此之外，還有丙類狀態（導通角<180)

、丁類狀態（工作在開關狀態，僅飽和導通時消耗功率。）tuCEiCiCIB=0Q00(3)乙類工作狀態（半周導通）(2)甲乙類工作狀態(1)甲類工作狀態（全導通）tuCEiCiCQ00IB=0tuCEiCiCQ00IB=0第9章?變壓器耦合乙類推挽功率放大電路兩只管子在信號的正負半周交替工作稱“推挽”工作方式。優點：可實現阻抗變換。缺點：笨重、效率較低、高、低頻特性較差。第9章三、無輸出變壓器的功率放大電路（OTL）用大電容取代變壓器，T1、T2特性對稱，工作在乙類。A采用單電源供電，靜態時A點電位為1/2VCC。(OTL是OutputTransfomerless縮寫)四、無輸出電容的功率放大電路（OCL）BJT工作在乙類。(OCL是OutputCapacitorless縮寫)采用雙電源供電，靜態時A點電位為0V。-VCCA五、橋式推挽功率放大電路（BTL）不用變壓器和大電容,單電源供電。靜態時：URL=0V。動態時：T1和T4,T2和T3交替工作（乙類)。(BTL是BalancedTransfomerless

縮寫)第9章9.2互補功率放大電路（OCL）一、基本電路9.2.1OCL電路的組成及工作原理第9章二、改進電路（BJT工作在甲乙類狀態）靜態時通過調節R1或R3使E點電位UE=0V。增加R2、D1、D2用以消除交越失真。動態時uB1

uB2ui（R2及D1、D2動態電阻很?。５?章9.2tuiuBE1-uBE2O1O2iB2iB1T1管輸入特性T2管輸入特性iB1iB2兩管工作在甲乙類狀態，在輸入信號正半周，主要由T1管工作，負半周則主要為T2管。T1和T2管在ui作用下輸入特性中的圖解分析第9章9.2.2OCL電路的輸出功率及效率一、OCL電路的圖解分析最大不失真輸出電壓幅度第9章二、輸出功率及效率計算最大不失真輸出電壓有效值：最大輸出功率：電源提供的電流：電源提供的平均功率：整理后得：理想情況下(UCES=0):第9章9.2.3OCL電路中晶體管的選擇2.集電極最大電流1.最大管壓降截止管承受壓降。第9章3.BJT集電極最大功耗UCES=0時，經推倒，可得：電源提供的功率除轉換為輸出功率外，其余部分主要消耗在晶體管上，存在：PTPV-PO。當ui最大時PO最大，但此時管壓降小，PT也小。例1：已知VCC=15V，輸入電壓為正弦波，晶體管的飽和壓降|UCES|=3V，電壓放大倍數約為1，負載電阻RL=4。求解負載上可能獲得的最大功率和效率；2.若輸入電壓最大有效值為8V，則負載上能夠獲得的最大功率為多少？1.

2.

解：例2：電路如圖所示,已知負載所需最大功率為16W，負載電阻為8

。設晶體管的飽和壓降|UCES|=2V，試問：1.電源電壓至少為多少？若電源電壓取20V，則體管的最大集電極電流、最大管壓降和集電極最