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模电课件第9章

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常见问题

1、9.1 功率放大器的特点及工作状态,9.3 乙类互补对称功率放大电路,9.4 甲乙类互补对称功率放大电路,*9.5 集成功率放大器,甲乙类双电源互补对称电路,甲乙类单电源互补对称电路,第九张功率放大器,9.2 甲类功率放大电路,例：扩音系统,什么是功率放大器？在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。能输出较大功率的放大器称为功率放大器,9.1 功率放大电路概述,9.1.1 功率放大器的特点及工作方式,1. 功率放大电路研究的问题（1）性能指标：输出功率和效率。若已知Uom，则可得Pom。,最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，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集电极电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。,功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、U(

2、BR)CEO 、 PCM 。,2. 对功率放大电路的要求,（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大，即输出功率尽可能大。（2）效率尽可能高，因而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。,3. 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,甲类：Q点适中，在正弦信号的整个周期内均有电流流过BJT。,乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内均导通。,甲乙类：介于两者之间，导通角大于180,一. 甲类功率放大器,9.1.2 功率放大电路的种类,静态时:,动态时:,即三角形QDE的面积。,而RL上得到的功率只是它的一部分，且RL越小功率越小。可见效率很低，该电路不宜作功放。,若变压比为n，则初级等效交流负载,二. 变压器耦合功率放大电路,Rb为偏置电阻，其值决定IBQ和ICQ。,UCEQ=VCC,直流负载线为一垂直线；,交流负载线通过Q点，其斜率为,调节变压器的变比，实现阻抗匹配，可使交流负载线与横轴的

3、交点约为2VCC。,电源供出功率PE,可见，此类放大器无信号时，效率为零；而信号最强时最大效率也只有50%。这是此类放大器的致命弱点，也是晶体管功率放大器极少采用此类放大器的原因。,通常人们希望输入信号为零时电源不提供功率，输入信号越大，负载获得的功率越大，电源提供的功率也随之增大，从而提高效率。,为了达到上述目的，在输入信号为零时，应使管子处于截止状态。产生了乙类推挽功率放大电路。,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。,三. 无输出变压器的功率放大电路-OTL电路,输入电压的正半周： VCCT1CRL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。,因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。,四. 无输出电容的功率放大电路 -OCL电路,输入电压的正半周： VCCT1RL地,输入电压的负半周：地RL T2 VCC,两只管子

4、交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。,静态时，UEQ UBQ0。,五. 桥式推挽功率放大电路-BTL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,是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。管子多，损耗大，使效率低。,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。 BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。,一. 电路组成,互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。,9.2 互补对称功率放大电路,9.1.2 OCL电路的组成及工作原理,二. 工作原理（设ui为正弦波）,静态时：,ui = 0V ic1、ic2均=0（乙类工作状态） uo = 0V,动态时：,ui 0V,T1截止，T2导通,ui 0V,T1导通，T2截止,iL= ic1 ;,iL=ic2,T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。,三. 交越失真的产生,死区电压,四. 消除交越失真-甲乙类状态,9.2.2 OCL电路的输出功率和效率,负载上的最大不失真电压为,最大输出功率Pom,在忽略基极回路电流的情况下，电源提供的电流,电源消耗的平均功率,效率,9.2.3 OCL电路中功率管的选择：,最大管压降管子截止时所承受的最大反向电压。,当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于截止，截止管承受的最大反压为 VCC+|-VCC|=2VCC，所以,二. 集电极最大电流,PT对UOM求导，并令其为0，可得,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,三. 集电极最大功耗,

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