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低频电子线路教学课件 ppt 作者刘树林程红丽 4-2互补功率放大电路

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1、1,4.2.1 乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路）,1. OCL电路组成电路由一对特性和参数完全相同的PNP管和NPN管组成射极输出电路，输入信号接于两管基极，负载接两管发射极，由正负双电源供电。,由于输出没有接电容而把这中形式的电路称为无输出电容的功率放大电路（OCL）。,OCL电路组成,2,设两管的门限电压均等于零。当输入信号Ui=0, 则ICQ=0, 两管均处于截止状态, 故输出Uo=0。当输入信号Ui为正半周时，三极管T2因反向偏置而截止，三极管T1因正向偏置而导通，三极管T1对输入的正半周信号实施放大，在负载电阻上得到放大后的正半周输出信号。当输入信号为负半周时，三极管T1因反向偏置而截止，三极管T2因正向偏置而导通，三极管T2对输入的负半周信号实施放大，在负载电阻上得到放大后的负半周输出信号。,2. 工作原理,3,虽然正、负半周信号分别是由两个三极管放大的，但两三极管的输出电路都是负载电阻 RL，输出的正、负半周信号将在负载电阻RL上合成一个完整的输出信号，因此该电路称为互补对称功率放大电路交替工作，能够得到一个完整的波形。,4,3. 输出功率和效率负载R

2、L取得的功率就是功放电路的输出功率，用Po表示，它是负载两端交流电压的有效值和交流电流有效值的乘积，用Uom和Iom分表表示交流电流和交流电压输出幅值，则：,当UomUCC，即忽略UCES时，可获得最大功率：,（1）最大输出功率：,5,在不计其他耗能元件所耗的功率时，管耗就是直流电源提供的功率与输出功率的差。每管管耗：,（2）集电极最大功耗PTmax：,两管的管耗为,6,每管最大管耗和电路的最大输出功率具有的关系是：,最大管耗：,用PT1对Uom求导，可获得集电极最大功耗，当Uom=2/Ucc时，PT1max为,7,()直流电源提供的最大平均功率：直流电源提供的功率包括负载得到的功率、功率管消耗的功率。静态时：E，有信号输入时：,最大功率：,（）电路的效率一般情形下的效率：,4. 功率管的选择由以上分析可知，在负载匹配的条件下，增大输入信号或者提高电源电压，均能增大输出功率，但是受到功率管极限参数的限制。,理想情况下的效率：,8,根据乙类工作状态及理想条件，管子的极限参数可以分别按照下式选取：,9,4.2.2 甲乙类互补对称功率放大电路,1. 乙类互补功放的交越失真,由于没有直

3、流偏置，管子必须在|uBE|大于其门坎电压时才能导通。当ui低于这个数值时，VT1和VT2管都截止，iC1和iC2基本上为0，负载RL上无电流流过，出现一段死区，如图4.5所示，这种现象称为交越失真。,图4.5 乙类互补对称功放的交越失真,10,2. 甲乙类互补对称功率放大电路,为了克服交越失真，可给两互补管的发射结设置一个很小的正向偏置电压，使它们在静态时处于微导通状态。这样，既消除了交越失真，又使功放工作在接近乙类的甲乙类状态，效率仍然很高。图4.6所示就是按照这种要求构成的甲乙类功放电路。,图4.6 甲乙类互补对称功放电路,11,4.2.3 单电源互补对称功率放大电路（OTL电路）,1. 基本电路,双电源互补对称功率放大电路采用双电源供电，但某些场合往往给使用者带来不便。为此，可采用图4.7所示的单电源供电的甲乙类互补对称功放，又称OTL电路。,图中VT3为前置放大级，VT1、VT2组成互补对称输出级，VD1、VD2保证电路工作于甲乙类状态。在输入信号ui =0时，一般只要R1、R2取值适当，就可使IC3、UB1和UB2达到所需大小，给VT1和VT2提供一个合适的偏置，从而使K

4、点直流电位为UCC/2，则CL两端静态电压也为UCC/2。由于CL容量很大，满足RLCLT（信号周期），故有信号时，电容CL两端电压基本不变，它相当于一个电压为UCC/2的直流电源。此外，CL还有隔直通交的耦合作用。,12,在ui为负半周时，VT1导通，而VT2截止，有电流流过负载RL，同时向CL充电；在ui为正半周时VT1截止，VT2导通，此时CL起着负电源的作用，通过负载RL放电。由此我们可以认为电容CL和一个电源UCC可以代替原来的UCC和UCC两个电源的作用，但其电源电压值应等效为UCC/2。显然若把OCL电路性指标中的UCC换成UCC/2，就得到OTL电路的性能指标。,图4.7 OTL电路,13,2. 自举电路,图4.7电路虽然解决了互补对称电路工作点偏置和稳定问题，但是，实际上还存在其他方面的问题。在额定输出功率的情况下，电路存在最大输出电压幅值偏小的问题，当ui为正半周最大值时，VT1截止，VT2接近饱和导电，K点电位由静态时的UCC/2下降为UCES，于是负载上得到最大负向输出电压幅值为UCC/2-UCESUCC/2。当ui为负半周的最大值时，理想情况下应是VT2截止，VT1接近饱和，K点电位由UCC/2升高至接近UCC，负载上得到最大正向输出电压幅值约为UCC/2，但由于iB1流过RC3产生的电压降使uB1下降，iB1的增加受到限制，从而使VT1达不到饱和，于是负载上的最大正向输出电压幅值受到限制，将明显小于UCC/2。,解决上述问题的措施是把图4.7中H点的电位升高，使ui为负半周最大值时uH UCC，从而使IB足够大，保证VT1饱和。为此，常采用图4.8所示带自举的OTL电路。,14,图中，R、C组成自举电路，C的容量很大，静态时两端电压UCUCC/2IC3R，且在信号输入时UC基本不变。当ui为负半周时，VT1导通，uH =UCuK，随着uK的升高，uH也自动升高，这就是“自举”。显然，当ui为负半周最大值时，uH将大于UCC，故有足够大的IB，使VT1饱和，于是功放的最大输出电压幅值接近UCC/2。,图4.8 带自举的OTL电路,15,

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