四川大学模拟电子技术第八章
44页1、8.1 功率放大电路的一般问题8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路8.4 甲乙类互补对称功率放大电路*8.5 集成功率放大器8.2 射极输出器 甲类放大的实例8.1 功率放大电路的一般问题2. 功率放大电路提高效率的主要途径1. 功率放大电路的特点及主要研究对象例 1: 扩音系统功率放大器的作用: 用作放大电路的 输出级 ,以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。 执行机构功率放大电压放大信号提取例 2: 温度控制R1-R3:标准电阻Va : 基准电压Rt : 热敏电阻 (负)A:电压放大器温度调节过程 VbvoRtT室温 T VO1 VOR1aR2Vcc+R3Rt功放b温控室A+-vo1加热元件1. 功率放大电路的特点及主要研究对象(1) 功率放大电路功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因此, 要求同时输出较大的电压和电流。 管子工作在接近极限状态。 一般直接驱动负载,带载能力要强。# 功率放大电路与前面介绍的电压放大电路有本质功率放大电路与前面介绍的电压放大电路有本质上的区别吗?上的区别吗?没有,都是能量转换。(直流电源的直流电能转化为信号控制
2、的交流电能)电压放大电路使负载得到尽可能大的不失真的电压信号,功率放大获得尽可能大的不失真输出功率。( 2)功率放大电路的特点:要求输出功率尽可能大 : 输出信号电压和电流大 ,使放大管工作在极限状态,因此必须保证放大管的安全工作。要求效率高 : 效率 负载得到的有用信号功率与电源提供的直流功率之比。要求非线性失真小 : 由于功率放大电路是大信号运用,接近晶体管的截止区和饱和区,容易产生非线性失真。 可见,输出功率与非线性失真是功率放大电路的一对主要矛盾。功放管的散热 :有相当大的功率消耗在管子上,引起温升(3) 要解决的问题 提高效率 减小失真 管子的保护讨论对象 :大信号分析方法 : 图解法。(4) 提高效率的途径降低静态功耗,即减小静态电流。 三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况,可分为四个工作状态:乙类:导通角等于 180甲类:一个周期内均导通甲乙类:导通角大于 180 丙类:导通角小于 180( 5)功率放大电路的分类甲类放大: 三极管 360导电。输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件。电压放大器一般工作在甲类。其输出功率由功率三角形确定。电源始终不断输送功率,在没有交
3、流信号输入时(也意味着没有交流信号输出),没有 信号输出功率 , 电源提供的功率 全部消耗在管子(电阻)上 (管耗),并转化为热量散发出去;当有信号输入时,其中有一部分转化为有用的信号输出功率。甲类放大的效率不高,理论上不超过 50% 。乙类放大 : 三极管 180导电。功率放大电路必须考虑效率问题。静态电流是造成管耗的主要原因。为了降低静态时的工作电流,三极管从甲类工作状态改为乙类工作状态。一周期内只有半个周期 iC 0。没有输入信号时,信号输出功率为零,电源供给的功率为零,管耗为零。信号增大,电源供给的功率增大,输出功率增大。但输出出现了严重的失真。甲乙类放大: 导通角大于 180。一周期内有半个周期以上iC 0。降低了静态工作电流 。电压放大电路 BJT工作在甲类,乙类和甲乙类放大主要用于功率放大电路。 甲乙类和乙类放大虽降低了静态工作电流,但又产生了失真问题。如果不能解决乙类状态下的失真问题,乙类工作状态在功率放大电路中就不能采用。 推挽电路或互补对称电路 较好地解决了乙类工作状态下的失真问题。丁类( D类)开关状态半周期:饱和导通半周期:截止( 6) 性能指标 输出功率 :
4、效率 :直流电源供给集电极和偏置电路等直流功率之和 非线性失真 集电极效率:电源供给集电极的直流功率8.2 射极输出器 甲类放大的实例2. 功率及效率的计算1. 电路结构及工作原理 射极输出器的输出电阻低,带负载能力强,但做功放不适合。 RbvoVCCviibRE射极输出器能否做功率放大 ?RbvoVCCvi RE射极输出器效率的估算:(设 RL=RE)votvoibQicvceVCC若忽略晶体管的饱和压降和截止区,输出信号 vo的峰值最大只能为:vCEvo的取值范围QicVCC直流负载线交流负载线 VCEQ = 0.5VCC 静态工作点:为得到较大的输出信号,假设将射极输出器的静态工作点( Q)设置在负载线的中部,令信号波形正负半周均不失真 ,如下图所示。1. 直流电源输出的功率2. 最大负载功率3. 最大效率(RL=RE时 )如何解决效率低的问题?办法: 降低 Q点。既降低 Q点又不会引起截止失真的办法:采用 推挽输出电路, 或 互补对称射极输出器。缺点: 会引起截止失真。8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路8.3.2 分析计算8.3.1 电路组成8.3.3 功率 BJT的选择8
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