5.1-5.4概述甲类乙类甲乙类功率放大电路全解

第五章功率放大电路5.1概述5.2单管甲类变压器耦合功率放大电路5.3乙类推挽功率放大电路5.4甲乙类互补功率放大电路5.1概述在实用电路中，要求放大电路的输出级输出一定的功率，以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。功放不是单纯要求输出高电压、输出大电流，而是要求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。一、功放的主要技术指标和分析方法1.主要技术指标(1)最大输出功率Pom:在输入信号为正弦波，且输出基本不失真情况下，负载上能够获得的最大交流功率。LomomRUP2最大不失真输出电压有效值00IUPom交流有效值1.主要技术指标(2)转换效率：功放的最大输出功率Pom与直流电源所提供的平均功率PV之比。VomPPPV=ICC（AV）•VCC2.功放的分析方法因为功放的输出电压和输出电流幅值均很大，功放管的非线性不可忽略，所以在分析功放电路时，不能采用仅适用于小信号的交流等效电路法，而应采用图解法。二、功放的主要类型在放大电路中，当输入信号为正弦波时，若BJT在信号的整个周期内均导通（导通角θ=360o），则称之工作在甲类状态；若BJT仅在信号的半个周期内导通（导通角θ=180o），则称之工作在乙类状态；若BJT在信号的多半个周期内导通（导通角θ=180o~360o），则称之工作在甲乙类状态。如果电路中的BJT工作在甲类状态，则称该电路为甲类功率放大电路，简称甲类功放；如果电路中的BJT工作在乙类状态，则称该电路为乙类功率放大电路，简称乙类功放；如果电路中的BJT工作在甲乙类状态，则称该电路为甲乙类功率放大电路，简称甲乙类功放。1.直流电源提供的功率PV=ICQVCC5.2单管甲类变压器耦合功率放大电路3.转换效率约为图中矩形面积2.最大输出功率CCCQCCCQomVIVIP2122约为图中三角形面积%50VomPP甲类功放最大效率为50%5.3乙类推挽功率放大电路信号的正半周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。2CESCComUVUiBBEu01.变压器耦合乙类推挽功率放大电路2.无输出变压器的功率放大电路(OTL电路)＋2CCEBIVUUu静态时，输入电压的正半周：＋VCC→T1→C→RL→地,uo≈ui(C充电)。输入电压的负半周：C的“＋”→T2→地→RL→C“－”,uo≈ui(C放电)。实现两只管子交替导通，输出与输入双向跟随。注：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,故用一个大电容取代变压器。3.无输出电容的功率放大电路(OCL电路)输入电压的正半周：＋VCC→T1→RL→地，uo≈ui输入电压的负半周：地→RL→T2→－VCC，uo≈ui实现两只管子交替导通，两路电源交替供电，输出与输入双向跟随。2CESCComUVU＋静态时，UEQ＝UBQ＝0。uo=0LCESCCLomomRUVRUP2)(22%5.784乙类双电源互补对称功率放大电路4.几种电路的比较变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率低，低频特性差。OTL电路：单电源供电，低频特性差。OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。5.4甲乙类互补对称功率放大电路出现一段死区。压上无电流通过，输出电止状态，负载管均处于截和时，电路存在交跃失真，即基本,0021uRTTUuOCLLthi信号在零附近两只管子均截止1.基本OCL电路存在交越失真2.消除交越失真的OCL电路:工作原理利用甲乙类双电源互补对称功率放大电路可以消除交跃失真。00022121212121221uURIITTUUUUUUUEBBththBBDDRBB调节、电流有微小基极微导通、静态：、、IBBddIuuuRrru21221小、、按正弦规律变化：工作原理：截止。减小到一定时中有反方向电流截止。减小到一定时中有正方向电流1122222111;:0;:0TuuiRiiuuuTuuiRiiuuuBEILLEBBEIIBEILLEBBEII工作原理：工作在甲乙类状态。、半个周期导通时间、管发射极驱动负载负半周主要是驱动负载；管发射极正半周主要是212121TTuTTTuTuIII3.求解输出功率和效率的方法然后求出电源的平均功率，CCC(AV)VVIP效率VomPP（1）输出功率2CESCComUVUL2CESCCom2)(RUVPL2omomRUP在已知RL的情况下，先求出Uom，则（2）效率LCESCCCCCCπ0LCESCCV)(π2)d(sinπ1RUVVtVtRUVPL2CESCCom2)(RUVPCCCESCC4πVUV（3）功率BJT的极限参数CMLCCmaxCIRViCEO(BR)CCmaxCE2UVuttRUtUVPdsin)sin(π21LOMπ0OMCCTPT对UOM求导，并令其为0，可得CCCCOM6.0π2VVU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，因集电极电流最小，故管子损耗也不大。管子功耗与输出电压峰值的关系为L22CCTmaxπRVPomom2TmaxL2CComCES2.0π220PPPRVPU，，则若因此，选择功率BJT时，其极限参数:L2CCmaxTCMCCmaxCECEO(BR)LCCmaxCCM22.02RVPPVuURViI将UOM代入PT的表达式，可得功率BJT的极限参数: