最大输出功率和效率的计算
34页1、,功率放大电路,第九章,第九章 功率放大电路,9.1 功率放大电路概述,9.2 互补功率放大电路,9.3 功率放大电路的安全运行,9.4 集成功率放大电路,第三版童诗白,第三版童诗白,本章重点和考点:,1.重点掌握功放的最大输出电压、最大输出功率和效率的计算。,2.掌握集成功放的使用。,本章教学时数: 4学时,第三版童诗白,本章讨论的问题:,1.功率放大是放大功率吗?电压放大电路和功率放大 电路有什么区别?,2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态?,3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率? 晶体管的耗散功率最大时,电路的输出功率是最大吗?,4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍?,第三版童诗白,本章讨论的问题:,5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下, 如何估算出最大输出功率?,6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下, 对于不同电路形式的功放,最大输出功率都相同吗? 它们与电路中晶体管的工作状态有关吗?,7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同? 如何选择?,9.1 功率放大电路概述,能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大
2、电路,简称功放。,功放既不是单纯追求输出高电压,也不是单纯追求输出大电流,而是追求在电源电压确定的情况下,输出尽可能大的功率。,功放电路的要求:,9.1.1 功率放大电路的特点,一、主要技术指标,1.最大输出功率Pom,功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是交流功率,表达式为PoIoUo。,最大输出功率是在电路参数确定的情况下,负载上可能获得的最大交流功率,2.转换效率,功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。,3.最大输出电压Uom,二、功率放大电路中的晶体管,在功率放大电路中,为使输出功率尽可能大,要求晶体管工作在极限应用状态。,选择功放管时,要注意极限参数的选择,还要注意其散热条件,使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。,三、功率放大电路的分析方法,采用图解法,9.1.2 功率放大电路的组成,一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路,图9.1.1 (a)共射放大电路,图9.1.1输出功率和效率的图解分析,直流电源提供的直流功率为ICQ VCC 即图中矩形ABCO的面积。,集电极电阻RC的功率损耗为I2CQRC
3、即图中矩形QBCD的面积。,晶体管集电极耗散功率为ICQ UCEQ 即图中矩形AQDO的面积。,1.无输入信号作用时,图9.1.1输出功率和效率的图解分析,2.在输入信号为正弦波时,若集电极电流也为正弦波,直流电源提供的直流功率不变,负载电阻RL上所获得的功率PO仅为P/Om的一部分。,R/L(=RC/RL)上获得的最大交流功率P/Om为,即图中三角形QDE的面积,共射放大电路输出功率小,效率低(25) ,不宜作功放。,二、变压器耦合功率放大电路,传统的功放为变压器耦合式电路,电源提供的功率为PVICQ VCC ,全部消耗在管子上。,则可作出交流负载线,RL等效到原边的电阻为,在理想变压器的情况下,最大输出功率为,即三角形QAB的面积,在输入信号为正弦波时,若集电极电流也为正弦波,直流电源提供的功率不变,电路的最大效率为: Pom / PV =50 ,实用的变压器功率放大电路,希望输入信号为零时,电源不提供功率,输入信号愈大,负载获得的功率也愈大,电源提供的功率也随之增大,从而提高效率。,变压器耦合乙类推挽功率放大电路,图9.13(a)变压器耦合乙类推挽功率放大电路,同类型管子在电路中
4、交替导通的方式称为“推挽”工作方式。,无输入信号,二管截止,有输入信号,二管交替导通,功率放大电路的分类,在放大电路中,若输入信号为正弦波时,根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类,甲类( = 2 ),乙类( = ),甲乙类( 2 ),丙类: 导通角小于 。,丁类:功放管工作在开关状态,管子 仅在饱和导通时消耗功率。,集电极电流iC将严重失真。,三、无输出变压器的功率电路Output Transformerless (OTL电路),用一个大容量电容取代了变压器(电容:几百几千微法的电解电容器),图9.1.4 OTL电路,静态时:前级电路应使基极电位为VCC/2,发射结电位为VCC/2 ,故电容上的电压也VCC/2。,单电源供电。T1和T2特性对称,工作时: T1和T2轮流导通,电路为射极跟随状态。,OTL工作在乙类工作状态, 会出现交越失真。,如何消除?,动画avi17-4.avi,四、无输出电容的功率放大电路 Output Capacitorless(OCL电路),双电源供电,T1和T2特性对称,图9.1.5 OCL电路,静态时: T1和T2均截止,输出电压为零。,工作时: T1和T
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