第4章 功率放大电路2

第四章功率放大电路重点：一、对功率放大电路的特点二、功率放大电路的最大输出功率、效率的估算和功放管的选择学习功率放大电路除了要注意它的特殊问题外，还要注意它不是孤立应用的，要与前级合理连接，前级应能提供足够大的信号，应引入合适的负反馈等。概述一、研究的问题1、性能指标：输出功率和效率。若已知Uom，则可得Pom。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：从极限参数选择晶体管。晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集电极电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。二、晶体管的工作方式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功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。要求主要有:(1)要求尽可能大的输出功率(2)具有较高的效率(3)非线性失真要小(4)晶体管的散热和保护问题输出信号电压大；输出信号电流大；放大电路的输出电阻与负载匹配。电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的效率不高，理论上不超过25%。甲乙类180°～360°导电乙类180°导电三极管的四种工作状态丙类180°导电甲类360°导电互补功率放大电路OCL电路输入电压的正半周：＋VCC→T1→RL→地输入电压的负半周：地→RL→T2→－VCCCCV两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。CCCESOM2VUU静态工作点的分析由于电路无偏置电压，故两管的静态工作点参数UBE、IB和IC均为零。其负载线方程式为UCE＝VCC—ICRL。由此式可作出如图4.2.2所示的负载线，斜率一1/RL，工作点位于UCE＝VCC的Q点，属乙类工作状态。为分析信号形状方便起见，将T2管的输出特性相对于T1管特性旋转180布置。让两管静态工作点Q重合，形成两管合成曲线。加信号工作情况输出功率和效率的分析估算求解输出功率和效率的方法:2OMomLUPR然后求出电源的平均功率，CCC(AV)VVIP效率VomPP在已知RL的情况下，先求出UOM，则UOM有效值Uom峰值1．最大不失真输出功率Pomax设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVPsinCCCESCLVUitRCCCESOM2VUU直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直流电源功率PV的表达式推导如下πCCCESVCCCCCC0LπomCC0LCComomL2=sind()2π2sind()2π2πVUPVIVttRUVttRVUkVR2．电源在负载获得最大交流功率时所消耗的平均功率PV即PV∝Vom。当Vom趋近VCC时，显然PV近似与电源电压的平方成比例。3．三极管的管耗PT电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然2CComomTVoLL2=π2VUUPPPRR将PT画成曲线，如图所示。乙类互补功放电路的管耗为了求取最大管耗，可用求极值方法。求导，并令其为零。故有•所以22CComomCCCCCCTmaxLLLL222CCCComaxomaxomaxLL220.64(0.64)=π2π22.560.640.80.40.4π22VUUVVVPRRRRVVPPPRR12()02TccomomdPVUdUR20.64omccccUVV时，管耗最大将Uom=0.64VCC代入PT表达式，可得PTmax为对一只三极管omaxTmax2.0PPπCCCESVCC0LCCCCCESL1sindπ()2πVUPtVtRVVURL2CESCCom2)(RUVPCCCESCC4πVUV4．效率η当Vom=VCC时效率最大η=π/4=78.5％。因此，选择晶体管时，其极限参数L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22.02RVPPVuURViI严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。如图所示。图交越失真为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图所示。(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒压源提供偏置甲乙类互补功率放大电路二次击穿功放管的散热问题LM386内部电路LM386的基本用法TDA1521的基本用法