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1、8.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題8.3 乙類雙電源互補對稱功率放大電路乙類雙電源互補對稱功率放大電路8.4 甲乙類互補對稱功率放大電路甲乙類互補對稱功率放大電路8.2 射極輸出器射極輸出器甲類放大的實例甲類放大的實例8.1 功率放大電路的一般問題功率放大電路的一般問題2. 功率放大電路提高效率的主要途徑功率放大電路提高效率的主要途徑1. 功率放大電路的特點及主要研究對象功率放大電路的特點及主要研究對象8.1 功率放大電路功率放大電路1功率放大電路的定義功率放大電路的定義 功率放大電路是一種以功率放大電路是一種以輸出較大功率輸出較大功率為目的的放大電路。它一般為目的的放大電路

2、。它一般直接驅(qū)動負載，直接驅(qū)動負載，帶負載能力要強帶負載能力要強。2功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別功率放大電路與電壓放大電路的區(qū)別 (1).本質(zhì)相同本質(zhì)相同 電壓放大電路或電流放大電路：主要用于增強電壓幅度或電流幅度。電壓放大電路或電流放大電路：主要用于增強電壓幅度或電流幅度。 功率放大電路功率放大電路: 主要輸出較大的功率。主要輸出較大的功率。但無論哪種放大電路，在負載上都同時存在輸出電壓、電流和功率，從但無論哪種放大電路，在負載上都同時存在輸出電壓、電流和功率，從能量控制的觀點來看，放大電路實質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。因此，功率能量控制的觀點來看，放大電路實質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。因此，功率放

3、大電路和電壓放大電路沒有本質(zhì)的區(qū)別。稱呼上的區(qū)別只不過是強調(diào)放大電路和電壓放大電路沒有本質(zhì)的區(qū)別。稱呼上的區(qū)別只不過是強調(diào)的輸出量不同而已。的輸出量不同而已。(2). 任務(wù)不同任務(wù)不同電壓放大電路：主要任務(wù)是使負載得到不失真的電壓信號。輸出電壓放大電路：主要任務(wù)是使負載得到不失真的電壓信號。輸出的功率并不一定大。在小信號狀態(tài)下工作的功率并不一定大。在小信號狀態(tài)下工作.功率放大電路：主要任務(wù)是使負載得到不失真（或失真較小）的功率放大電路：主要任務(wù)是使負載得到不失真（或失真較?。┑妮敵龉β?。在大信號狀態(tài)下工作。輸出功率。在大信號狀態(tài)下工作。(3).指標不同指標不同電壓放大電路：主要指標是電壓增益、

4、輸入和輸出阻抗電壓放大電路：主要指標是電壓增益、輸入和輸出阻抗.功率放大電路：主要指標是功率、效率、非線性失真。功率放大電路：主要指標是功率、效率、非線性失真。(4).研究方法不同研究方法不同電壓放大電路：圖解法、等效電路法電壓放大電路：圖解法、等效電路法 功率放大電路：圖解法功率放大電路：圖解法 3.功率放大電路的特殊問題功率放大電路的特殊問題 （1）功率要大功率要大 （2）效率要高效率要高 （3）失真要小失真要小 （4）散熱要好散熱要好 為了獲得大的功率輸出，要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度，因此管子往往在接近極限運用狀態(tài)下工作。 所謂效率就是負載得到的有用信號功率和電源供給的直

5、流功率的比值。它代表了電路將電源直流能量轉(zhuǎn)換為輸出交流能量的能力. 功率放大電路是在大信號下工作，所以不可避免地會產(chǎn)生非線性失真，這就使輸出功率和非線性失真成為一對主要矛盾。 在功率放大電路中，有相當大的功率消耗在管子的集電結(jié)上，使結(jié)溫和管殼溫度升高。為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率，放大器件的散熱就成為一個重要問題。 四種工作狀態(tài)四種工作狀態(tài) 根據(jù)正弦信號整個周期根據(jù)正弦信號整個周期內(nèi)三極管的導通情況劃分內(nèi)三極管的導通情況劃分乙類：乙類：導通角等于導通角等于180甲類：甲類：一個周期內(nèi)均導通一個周期內(nèi)均導通甲乙類：甲乙類：導通角大于導通角大于180丙類：丙類：導通角小于導通角小

6、于1805提高效率的主要途徑提高效率的主要途徑 （1）效率）效率是負載得到的有用信號功率（即輸出功率是負載得到的有用信號功率（即輸出功率Po）和電源供）和電源供給的直流功率（給的直流功率（PV）的比值。要提高效率，就應將電源供給的功率）的比值。要提高效率，就應將電源供給的功率大部分轉(zhuǎn)化為有用的信號輸出功率。大部分轉(zhuǎn)化為有用的信號輸出功率。 （3） 提高效率的主要途徑是減小靜態(tài)電流從而減少管耗。提高效率的主要途徑是減小靜態(tài)電流從而減少管耗。（2） 在甲類放大電路中，為使信號不失真，需設(shè)置合適的靜態(tài)工在甲類放大電路中，為使信號不失真，需設(shè)置合適的靜態(tài)工作點，保證在輸入正弦信號的一個周期內(nèi)，都有電流

7、流過三極管。作點，保證在輸入正弦信號的一個周期內(nèi)，都有電流流過三極管。當有信號輸入時，電源供給的功率一部分轉(zhuǎn)化為有用的輸出功率，當有信號輸入時，電源供給的功率一部分轉(zhuǎn)化為有用的輸出功率，另一部分則消耗在管子（和電阻）上，并轉(zhuǎn)化為熱量的形式耗散出另一部分則消耗在管子（和電阻）上，并轉(zhuǎn)化為熱量的形式耗散出去，稱為管耗。甲類放大電路的效率是較低的，可以證明，即使在去，稱為管耗。甲類放大電路的效率是較低的，可以證明，即使在理想情況下，甲類放大電路的效率最高也只能達到理想情況下，甲類放大電路的效率最高也只能達到50%。 靜態(tài)電流是造成管耗的主要因素，因此靜態(tài)電流是造成管耗的主要因素，因此如果把靜態(tài)工作點

8、如果把靜態(tài)工作點Q向下移動，使信號等向下移動，使信號等于零時電源輸出的功率也等于零（或很于零時電源輸出的功率也等于零（或很?。?，信號增大時電源供給的功率也隨?。盘栐龃髸r電源供給的功率也隨之增大，這樣電源供給功率及管耗都隨之增大，這樣電源供給功率及管耗都隨著輸出功率的大小而變，也就改變了甲著輸出功率的大小而變，也就改變了甲類放大時效率低的狀況。實現(xiàn)上述設(shè)想類放大時效率低的狀況。實現(xiàn)上述設(shè)想的電路有乙類和甲乙類放大。的電路有乙類和甲乙類放大。乙類和甲乙類放大主要用于功率放大電乙類和甲乙類放大主要用于功率放大電路中。雖然減小了靜態(tài)功耗，提高了效路中。雖然減小了靜態(tài)功耗，提高了效率，但都出現(xiàn)了嚴重

9、的波形失真，因此，率，但都出現(xiàn)了嚴重的波形失真，因此，既要保持靜態(tài)時管耗小，又要使失真不既要保持靜態(tài)時管耗小，又要使失真不太嚴重，這就需要在電路結(jié)構(gòu)上采取措太嚴重，這就需要在電路結(jié)構(gòu)上采取措施。施。 8.2 射極輸出器射極輸出器甲類放大的實例甲類放大的實例簡化電路簡化電路帶電流源詳圖的電路圖帶電流源詳圖的電路圖 特點：特點：電壓增益近似為電壓增益近似為1，電流增益很大，可獲得較大的功，電流增益很大，可獲得較大的功率增益，輸出電阻小，帶負載能力強。率增益，輸出電阻小，帶負載能力強。 功率放大電路是一種以輸出較大功率為目的的放大電路。為了獲得大的輸出功率，必須使 輸出信號電壓大； 輸出信號電流大；

10、 放大電路的輸出電阻與負載匹配。 電壓放大器一般工作在甲類，三極管360導電。甲類放大的效率不高，理論上不超過25%。8.3 乙類雙電源互補對稱乙類雙電源互補對稱功率放大電路功率放大電路8.3.2 分析計算分析計算8.3.1 電路組成電路組成8.3.3 功率功率BJT的選擇的選擇（1）電路組成 乙類互補功率放大電路由一對NPN、PNP特性相同的互補三極管組成。這種電路也稱為OCL互補功率放大電路。 乙類互補功率放大電路及波形（2）工作原理 當輸入信號處于正半周時，且幅度遠大于三極管的開啟電壓，此時NPN型三極管導電，有電流通過負載RL，按圖中方向由上到下，與假設(shè)正方向相同。 當輸入信號為負半周

11、時，且幅度遠大于三極管的開啟電壓，此時PNP型三極管導電，有電流通過負 載RL，按圖中方向由下到上，與假設(shè)正方向相反。于是兩個三極管一個正半周，一個負半周輪流導電，在負載上將正半周和負半周合成在一起，得到一個完整的不失真波形。RLT1T2+VCC+ui +uo VCCui 0 T1 導通導通 T2 截止截止iC1io = iE1 = iC1, uO = iC1RLui 0 T2 導通導通 T1 截止截止iC1io = iE2 = iC2, uO = iC2RLui = 0 T1 、 T2 截止截止若考慮三極管的開啟電壓，輸出波形將產(chǎn)生若考慮三極管的開啟電壓，輸出波形將產(chǎn)生交越失真交越失真。 嚴

12、格說，輸入信號很小時，達不到三極管的開啟電壓，三極管不導電。因此在正、負半周交替過零處會出現(xiàn)一些非線性失真，這個失真稱為交越失真。交越失真8.4 甲乙類互補對稱功率甲乙類互補對稱功率放大電路放大電路8.4.2 甲乙類單電源互補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路 OTL8.4.1 甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類雙電源互補對稱電路 OCLBTL互補功率放大電路互補功率放大電路8.4.1 甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類雙電源互補對稱電路乙類互補對稱電路存在的問題乙類互補對稱電路存在的問題OCL(Output Capacitorless)電路是一種沒有輸出電容器的功率放大電路。電路是一種沒有輸出電容器的

13、功率放大電路。8.4.1 甲乙類雙電源互補對稱電路甲乙類雙電源互補對稱電路靜態(tài)偏置靜態(tài)偏置設(shè)設(shè)T3已有合適的靜態(tài)工作點提高輸入信號已有合適的靜態(tài)工作點提高輸入信號在沒有Ui時，T1和T2就已經(jīng)微導通，來一點點Ui就可以讓T1或T2導通。 正電源+VCC經(jīng)R1、D1、D2、R2到負電源VCC形成一個直流電流，使T1和T2的兩個基極之間產(chǎn)生電壓，電壓的大小等于兩個二極管的壓降之和。這樣T1T2管處于微導通狀態(tài)。 合理選擇R3、R4的阻值，可以使Ub1、b2得到（1+R3/R4）Ube的直流電壓。 8.4.2 甲乙類單電源互補對稱電路甲乙類單電源互補對稱電路靜態(tài)時，偏置電路使靜態(tài)時，偏置電路使VKV

14、CVCC/2（電容（電容C充電達到充電達到穩(wěn)態(tài)）穩(wěn)態(tài)）。當有信號當有信號vi時時負半周負半周T1導通，有電流通過負導通，有電流通過負載載RL，同時向，同時向C充電充電正半周正半周T2導通，則已充電的電導通，則已充電的電容容C通過負載通過負載RL放電。放電。OTL(Output transformerless )電路是一種沒有輸出變壓器的功率放大電路。電路是一種沒有輸出變壓器的功率放大電路。 BTLBTL互補功率放大電路互補功率放大電路BTLBTL（Balanced Transformer LessBalanced Transformer Less平衡時無變壓器平衡時無變壓器放大電路放大電路)

15、)互補功率放大電路?；パa功率放大電路。它是由兩路功率放大電路和反相比例電路它是由兩路功率放大電路和反相比例電路組合而成，負載接在兩輸出端之間。兩路功率組合而成，負載接在兩輸出端之間。兩路功率放大電路的輸入信號是反相的，所以負載一端放大電路的輸入信號是反相的，所以負載一端的電位升高時，另一端則降低，因此負載上獲的電位升高時，另一端則降低，因此負載上獲得的信號電壓得的信號電壓要增加一倍。要增加一倍。end8.3.2 分析計算分析計算圖解分析圖解分析1. 最大不失真輸出功率最大不失真輸出功率Pomax 2)( )2(=L2CESCCL2CESCComaxRVVRVVP 實際輸出功率實際輸出功率L2o

16、mLomomooo222=RVRVVIVP 8.3.2 分析計算分析計算忽略忽略VCES時時L2CComax2RVP 8.3.2 分析計算分析計算單個管子在半個周期內(nèi)的管耗單個管子在半個周期內(nèi)的管耗)(d )(21=0LooCCT1tRvvVP 2. 管耗管耗PT兩管管耗兩管管耗)d( sin)sin(210LomomCCtRtVtVV )d( )sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVVR T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 3. 電源供給的功率電源供給的功率PV ToV=PPPLomCC2RVV當當時，時， CComVV 2L2CCVmRVP 4. 效率效率 CComVo4=VVPP 當當時，時， CComVV % 78.54 8.3.2 分析計算分析計算1. 最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系因為因為8.3.3 功率功率BJT的選擇的選擇)4(12omomCCLT1VVVRP 當當 0.6VCC 時具有最大管耗時具有最大管耗CCom2VV 0.2Pom L2CC2T1m1RVP 選管依據(jù)之一選管依據(jù)之一end