单管甲类功放.ppt

7.2　单管功率放大器主讲：刘雨7.2　单管功率放大器7.2.1　电路组成及工作原理　电路组成及工作原理7.2.2　输出功率及效率　输出功率及效率本节学习目标1、、理理解解单单管管功功率率放放大大器器的的电电路路组组成成及及工工作作 原理原理2、、掌握输出功率和效率掌握输出功率和效率　上节复习　　　　1、、对功放的要求：对功放的要求：信号失真小；有足够的输出功率；效率高；散热性能好信号失真小；有足够的输出功率；效率高；散热性能好　　　　1、、低频功率放大器的性能要求低频功率放大器的性能要求有哪些？有哪些？ 2、低频、低频功率放大器功率放大器按静态工作点的位置可以分为那几按静态工作点的位置可以分为那几类类？？2.乙乙类类功功放放：：Q 点点在在交交流流负负载载线线和和 IB = 0 输输出出特特性性曲线交点曲线交点3.甲甲乙乙类类功功放放：：Q 点点在在交交流流负负载载线线上上略略高高于于乙乙类类工工作点处1.甲类功放：甲类功放：Q 点在交流负载线的中点点在交流负载线的中点电电路路特特点点：：输输出出波波形形无无失失真真，，但但静静态态电电流流大大，，效效率低2．．低频低频功率放大器功率放大器按静态工作点的位置可以分：按静态工作点的位置可以分：7.2.1　电路组成及工作原理一、电路组成一、电路组成　　　　V 为功率放大管，为功率放大管， Rb1、、Rb2 和和 Re 为为分分压压式式电电流流负反馈偏置电路，负反馈偏置电路， Ce 为射极旁路电容，为射极旁路电容， RL 为负载电阻，为负载电阻， T1 和和 T2 为为输输入入、、输输出出变变压压器器，，统称为耦合变压器。

统称为耦合变压器 7.2.1　电路组成及工作原理 耦耦合合变变压压器器的的作作用用，，一一是是隔隔断断直直流流耦耦合合交交流流信信号号，，二二是是阻阻抗抗变变换换，，使使功功率率管管获获得得最最佳佳负负载载电电阻阻 R'L，，以以便便向向负负载载 RL 提提供供最最大大功率最佳负载电阻为最佳负载电阻为式式中中，， 是是变变压压器器的的匝匝数数比比，，称为变比称为变比合理选择合理选择 n，可得管子最佳负载电阻，可得管子最佳负载电阻 R'L　　　　[ [例例 7.2.1] ]　　图图中中，，负负载载 RL = 8  ，，晶晶体体管管集集电电极极输输出出功功率率 Po=140 mW，，集集电电极极电电流流 Ic = 31 mA求求：：( (1) )输输出出变变压压器器 T2 的的初初级级等等效效电电阻阻 R'L=？？( (2) )要要使使负负载载 RL 获得理想的最大功率，获得理想的最大功率，T2 的变比的变比 n =？？解　解　( (1) )因为因为所以所以 ( (2) )因为因为所以所以 二、电路工作原理二、电路工作原理　　　　当当 vi = 0，，电电路路处处于于静静态态，，iC = ICQ。

因因 T2 隔隔直直作作用用，，RL中中无无电电流流，，放放大大器器无无信信号号输输出　　　　当当 vi ≠ 0，，则则 vi → vbe→ ib → ic经经 T2 耦耦合合，，RL 有有电电流流 iL，，放放大大器器有有信信号号功率输出功率输出7.2.2　输出功率及效率一、输出功率一、输出功率图解分析：图解分析：1．作直流负载线：．作直流负载线： 因为因为T2T2一次侧线圈直流电阻很小，一次侧线圈直流电阻很小，直流短路直流短路 Re Re很小，直流压降可忽很小，直流压降可忽略不计 VCE = VG  IC ( Rc + Re ) 因为因为 Rc+Re  0 所以所以 VCE = VG IC = VG /  ( Rc + Re )  ∞ 结论：通过结论：通过VG点而垂直于点而垂直于VCE轴轴的直线 过过 VG 点点作作直直流流负负载载线线，，与与 IBQ 之交点，之交点，得静态工作点得静态工作点 Q7.2.2　输出功率及效率 2．作交流负载线：．作交流负载线：RL = n2RL           结合以前学过的交流负载线的做结合以前学过的交流负载线的做法法 ，过，过 Q 点，作交流负载线点，作交流负载线 AB。

理想：非常贴近于安全工作区边理想：非常贴近于安全工作区边界而又不超过安全工作区的一条直线，界而又不超过安全工作区的一条直线，使使PoPo最大 　　　　3．． 画画 vCE、、iC 波形：波形：　　　　加加入入信信号号后后，，输输入入信信号号电电压压足足够够大大，，动动态态IBIB在在IB0IB0～～IB4IB4之之间间，，即即在在Q' Q' ~Q ~Q " "两两点点之之间间移移动动得得正正弦弦信信号号的的最最大大值值分分别别为为 Icm和和 Vcem，，则则功放管集电极输出功率为功放管集电极输出功率为可见，输出信号越强，输出功率可见，输出信号越强，输出功率 Po 越大　　　　为为不不产产生生饱饱和和失失真真和和截截止止失失真真，，忽忽略略 VCE S和和 ICEO 时时，，则则功功放放管不失真条件为管不失真条件为Icm ≤ ICQ Vcem ≤ VG　　在输出信号最大且不失真时，有　　在输出信号最大且不失真时，有 　　　　 　　　　　　　　　　 于是功放管不失真最大输出功率为于是功放管不失真最大输出功率为 二、效率二、效率 1．．电源供给功率为电源供给功率为PG = ICQ VG　　　　　　　　可见，电源供给功率与信号无关。

可见，电源供给功率与信号无关 2．．功放管最大效率功放管最大效率（（η：“伊塔”） 为为即　　　　　　　　　即　　　　　　　　　  = 90%　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　可见，最大不失真输出功率仅为电源供给功率的一半，效率很低　　可见，最大不失真输出功率仅为电源供给功率的一半，效率很低　　　　若若考考虑虑 VCES 和和 ICEO，，则则功功率率管管的的效效率率   仅仅为为 40% ~ 45%，，如如果果再再考考虑虑变变压压器器的的效率效率  T( (0.75 ~ 0.85) )，则甲类功放总效率为，则甲类功放总效率为   =   ·  T　　　　　　　　　　　　　　　　通常只有通常只有 30% ~ 35% 结结论论，，甲甲类类功功放放电电路路优优点点是是输输出出波波形形失失真真小小；；缺缺点点是是无无信信号号时时，，电电源源供供给给功功率率全全部转换成热能，因此效率低部转换成热能，因此效率低工程应用1.功功率率放放大大器器有有一一部部分分电电能能消消耗耗在在功功放放管管上上，，产产生生损损耗耗使使功功放放管管发发热热，，热热的的积积累累将将使使晶晶体体管管性性能能恶恶化化，，甚甚至至烧烧坏坏，，为为保保证证功功放放管管安安全全可可靠靠地地工工作作，，通通常常功功放放管管集集电电极极有有金金属属散散热热外外壳壳，，另另外外通通常常需需要要给给功功放放管管安安装装散散热热片片和和采采取取过过载载保保护护措措施。

施2.功功放放管管检检测测与与普普通通三三极极管管类类似似，，但但功功放放管管工工作作电电流流比比较较大大，，因因而而其其 PN 结结的的面面积积也也较较大大PN 结结较较大大，，其其反反相相饱饱和和电电流流也也必必然然增增大大所所以以，，若若像像测测量量中中小小功功率率三三极极管管极极间间电电阻阻那那样样，，使使用用万万用用表表的的 R   1 k 挡挡测测量量，，必必然然测测得得的的电电阻阻值值很很小，好像极间短路一样，所以通常使用小，好像极间短路一样，所以通常使用 R   10 k 或或 R   1 k 挡检测功放管挡检测功放管 练一练 结合本节课堂所学，完成书本117面习题7-2、7-5。