75模拟电子技术基础(第4版)第9章-功率放大电路

华成英[e-mail]第九章功率放大电路华成英[e-mail]第九章功率放大电路§9.1概述§9.2互补输出级的分析计算华成英[e-mail]§9.1概述一、功率放大电路研究的问题二、对功率放大电路的要求三、晶体管的工作方式四、功率放大电路的种类华成英[e-mail]1.性能指标：输出功率和效率。若已知Uom，则可得Pom。L2omomRUP昀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。3.晶体管的选用：根据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昀大值接近昀大集电极电流ICM，管压降的昀大值接近c-e反向击穿电压U(BR)CEO，集电极消耗功率的昀大值接近集电极昀大耗散功率PCM。称为工作在尽限状态。一、功率放大电路研究的问题华成英[e-mail]二、对功率放大电路的要求1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，昀大不失真输出电压昀大。2.效率尽可能高: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0。华成英[e-mail]三、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华成英[e-mail]1.变压器耦合功率放大电路①输入信号增大，输出功率如何变化？②输入信号增大，管子的平均电流如何变化？③输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？四、功率放大电路的种类做功放适合吗？单管甲类电路为什么管压降会大于电源电压？华成英[e-mail]乙类推挽电路信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。两只管子交替工作，称为“推挽”。设β为常量，则负载上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。2CESCComUVUiBBEu0华成英[e-mail]电路＋2CCEBIVUUu静态时，输入电压的正半周：＋VCC→T1→C→RL→地C充电。输入电压的负半周：C的“＋”→T2→地→RL→C“－”C放电。C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。2)2(CESCComUVU因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。华成英[e-mail]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→－VCC两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。2CESCComUVU＋静态时，UEQ＝UBQ＝0。华成英[e-mail]电路输入电压的正半周：＋VCC→T1→RL→T4→地输入电压的负半周：＋VCC→T2→RL→T3→地22CESCComUVU①是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。②管子多，损耗大，使效率低。华成英[e-mail]几种电路的比较变压器耦合乙类推挽：变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率低，低频特性差。OTLOTL电路：电路：单电源供电，低频特性差。OCLOCL电路：电路：双电源供电，效率高，低频特性好。BTLBTL电路：电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。华成英[e-mail]§9.2互补输出级的分析计算一、输出功率二、效率三、晶体管的极限参数华成英[e-mail]然后求出电源的平均功率，CCC(AV)VVIP效率VomPPL2omomRUP在已知RL的情况下，先求出Uom，则求解输出功率和效率的方法华成英[e-mail]一、输出功率2CESCComUVUL2CESCCom2)(RUVP数值较大不可忽略大功率管的UCES常为2~3V。华成英[e-mail]二、效率LCESCCCCCCπ0LCESCCV)(π2)d(sinπ1RUVVtVtRUVPL2CESCCom2)(RUVPCCCESCCVom4πVUVPP电源电流华成英[e-mail]3.晶体管的极限参数CMLCCmaxCIRViCEO(BR)CCmaxCE2UVutRtUtUVPdsin)sin(π21LOMπ0OMCCTPT对UOM求导，并令其为0，可得CCCCOM6.0π2VVU在输出功率昀大时，因管压降昀小，故管子损耗不大；输出功率昀小时，因集电极电流昀小，故管子损耗也不大。管子功耗与输出电压峰值的关系为管压降发射极电流华成英[e-mail]22CCTmaxπRVP0om0om2TmaxL2CComCESCESCES2.0π220UUPPPRVPU，，则若因此，选择晶体管时，其极限参数L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22.02RVPPVuURViI将UOM代入PT的表达式，可得华成英[e-mail]讨论一3.昀大输出功率和效率的表达式；1.指出图中放大电路部分；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，若为交流负反馈则说明其反馈组态；4.说明如何估算在输出昀大功率时输入电压的有效值；5.说明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用；6.说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。CComL2omomL8LCESCCom4π,2,2VURUPRRRUVUuuAUUUUAomiio,10华成英[e-mail]讨论二：图示各电路属于哪种功放？清华大学华成英[e-mail]华成英[e-mail]讨论三：出现下列故障时，将产生什么现象?1.R2短路；2.R2断路；3.D1短路；4.D1断路；5.T1集电极开路。T2、T5的极限参数：PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR（CEO）＝40V。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管的安全工作！