乙类功率放大器.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑乙类功率放大器 乙类放大器处在截止状态，直到有输入信号时，才有电流通过晶体管这样消退了电源的固定的损耗，效率较高若用一个晶体三极管做放大器，仅让输入信号的一半放大，这时产生极大的失真单独一个晶体三极管不能用在放大音频的场合 在乙类放大器要用两个晶体三极管一个用来放大正半周输入信号 ，另一个放大负半周输入信号两个半波结合削减了许多失真两个晶体三极管联合工作的方式称作推挽 图12－9为乙类推挽功率放大器用了两个晶体三极管、变压器T1供应Q1、Q2的驱动信号变压器T1被称作激励变压器变压器T2被称作输出变压器，它把两个信号合并向负载供应输出留意每个变压器的一个边有中心抽头 在图12－9中没有直流电源使放射结导通，如没有信号就没有任何电流，Q1、Q2截止当加到T1的输入信号产生的次级电压的极性如图所示，Q1导通，电流将流过T2初级的一半由于输出变压器初级电流变化，信号将消失变压器次级的两端并被放大当Q1导通时，电流向下，使负载两端产生一个负电压 当信号极性相反时，Q1截止Q2导通，如图12－10所示电流将通过T2初级的另一半，这时电流向上。

通过两个晶体三极管推挽方式工作，大部分失真被消退，电路能放大正负半周输入信号 我们能用图形曲线表示输出的振幅和乙类推挽放大器的效率图12－11显示了推挽电路沟通和直流负载线直流负载线是垂直的，在集电极电路里电阻很小沟通负载线的斜率是由集电极电路中的变压器负载打算它取决于变压器的匝数比6.32：1，这个匝数比打算了集电极电路的沟通等效负载在任何时侯变压器的初级只有一半是导通的，因此只能用匝数比的一半计算阻抗比： 6.32/2=3.16 现在，集电极负载等于匝数比的平方乘负载电阻： RL=(3.16)2×8=80Ω 每个晶体三极管相当有80Ω电阻图12－11的负载线，从16V延长到200mA.这满意80Ω的斜率： RL=U/I=16V/0.2A=80Ω 图12－11是精确的，但只绘制出一个晶体三极管曲线 对于推挽电路的负载曲线绘制还有另一种方法，如12－12图所示这一曲线允许画出一个完整的输出波形，输出电压摇摆的峰峰值为32V,它的有效值（均方根值）为： Urms= （UP-P/2）×0.707=(32V/2)×0.707=11.31V 下面求电流的有效值： Irms＝（Ip-p/2）×0.707=(400mA/2)×0.707=141.4mA 则输出信号功率是： P＝U×I＝11.31V×141.4mA=1.6W 要求乙类推挽电路的效率，我们还需要知道直流输入功率;电源供应的电压是16V,输出电流在0到200mA之间变化,由于甲类所要求的集电极一平均电流为： I＝IP×0.637=200mA×0.637=127.4mA 平均输入功率是： Pav=U×I=16V×127.4mA=2.04W 乙类推挽放大器从电源得到2.04W功率,它输出的功率是1.6W，效率是： ηC＝(Pac/Pdc)×100%=(1.6W/2.04W)×100%=78.5% 甲类放大器的最高效率是百分之50，乙类放大器最高效率是百分之78.5。

高效率使得乙类推挽电路在大功率应用中更有吸引力对小信号来说乙类放大器从电源上取得功率也少，前面得到的2.04W输入功率，不是(固定)不变的，当信号削减，电源的功率也削减 例12－6 图12－10推挽放大器的输出达到最大电压振幅的一半时，求它的效率 输出功率将削减到最大值的四分之一即0.4W由于功率与电压的平方成正比电压摇摆(Up-p)的一半是16V如图12－10所示.其有效值为： Urms=(Up-p/2)×0.707 =(16/2)×0.707=5.66V 现在IP-P=200mA信号电流的有效值是： Irms=(Ip-p/2)×0.707 =(200mA/2) ×0.707 = 70.7mA Pac = Urms×Irms = 5.66V×70.7mA = 0.4W 这验证我们对信号功率的推想平均直流电流是： Iav = I p×0.637 = 100mA ×0.637 = 63.7mA 直流功率是： Pdc = 16 ×63.7mA = 1.02W 请留意这时直流输入功率是放大器被充分驱动的一半，效率也是充分驱动时的一半： ηC= (Pac/Pdc)×100% = 0.4 /1.02×100% =39.2% 乙类放大器没有充分被激励时效率下降，然而它比驱动到输出最大振幅值一半的甲类放大器效率高。

例12－7 在没有输入信号状况下，能计算图12－10所示放大器的效率吗？ 解：在没有输入信号时晶体三极管截止，不存在电流没有电流直流功率是零等式无解： ηc= (Pac/Pdc)×100% = 0W/0W×100% 无意义 由于被零除没有定义，在这种状况下效率不能计算但是，我们得出一个结论，乙类放大器象A放大器一样，没有输入信号时效率不等于零 变压器耦合甲类功率放大晶体三极管要求有大的额定功率，缘由是晶体三极管总是被偏置在饱和电流的一半例如制作一个100W的甲类放大器，就需要200W额定功率的晶体三极管这是以下面的计算为基础 ηc= (Pac/Pdc)×100% = 100W/200W×100% =50 % 由上式得出晶体三极管至少要承受200W功率；100W作为信号功率，另100W使晶体管发热假如输入信号是零，将发生什么呢？输出信号是零；然而进入晶体三极管功率还是200W，并且都变成热 在任意输入信号，输出没有失真之前电路的输入功率、输出功率、电路效率分别为： 上述各式中是电源电压、是输出电压的峰值、是输出电压的有效值、称电压利用系数。

两管的集电极功耗： 经过理论分析表明，当输出电压的峰值达到电源电压的0.637(2/π)时每管的功耗达到最大值，PC1max=PC2max=(2/π2)POmax≈0.2Pomax因此，对于乙类放大器在同样沟通输出功率下，晶体三极管功率只需要甲类的五分之一制作一个100W的放大器，在甲类放大器里，需要一个200W的晶体三极管在乙类功率放大器中，直流输入功率PD不是常数，功率管消耗的功率也不是常数设计一个输出功率为100W的推挽功率放大器，用两个额定耗散功率为20W的晶体管可以输出100W的功率，两个20W的晶体三极管的费用比一个200W的晶体三极管少许多在大功率放大器中，这是乙类推挽放大器超过甲类放大器的一个显著的优点 另外一个优点是散热片的尺寸小在大功率工作时，一个晶体三极管的额定功率是以某个平安温度为基础的，晶体管是安装在一个给定的功率值的散热器上，乙类的设计仅需要甲类的散热片容量的五分之一 在大功率工作中，许多状况是用乙类放大器，推挽电路消退大部分失真，但还存在固有的失真，这种失真被称为交越失真 放射结的作用象个二极管，使硅晶体三极管的放射结导通电压是0.6V。

这意味着在乙类推挽放大器中小于的0.6 V输入信号不被放大，放大器有一个1.2V的死区放射结在导通点四周也是非线性的，如图12－13所示，是个典型的放射结的电流特性留意靠近0.6V正向偏置范围四周是弯曲的当一个晶体管进入截止，另一个进入导通这种弯曲使输出信号变形在某些应用中，死区和非线性使乙类推挽电路不能令人满足 图12－14（a）显示了交越失真对输出信号的影响当信号从一个晶体三极管转换到另一个三极管时，发生交越失真，在输入信号很小时，交越失真很明显实际上，假如使用的是晶体三极管，输入信号的峰峰值小于1V时，就没有输出信号输入信号很大时交越失真明显削减 第 1 页 共 1 页。