1、第9章 功率放大電路9.19.1 功率放大電路概述功率放大電路概述9.29.2 互補(bǔ)功率放大電路互補(bǔ)功率放大電路9.19.1 功率放大電路概述功率放大電路概述 1. 性能指標(biāo)：輸出功率和效率。：輸出功率和效率。 若已知最大不失真輸出電壓的有效值若已知最大不失真輸出電壓的有效值Uom，則可得，則可得Pom。L2omomRUP 最大輸出功率最大輸出功率與電源損耗的平均功率之比為與電源損耗的平均功率之比為效率效率。 2. 分析方法：因大信號作用，晶體管的非線性不可忽：因大信號作用，晶體管的非線性不可忽略，故略，故應(yīng)采用圖解法應(yīng)采用圖解法。一、功率放大電路研究的問題9.1 功率放大電路概述功率放大電路

2、概述9.1.1、概述3. 晶體管的選用：根據(jù)極限參數(shù)選擇晶體管。 在功放中， 晶體管集電極電流的最大值接近最大集電極電流ICM， 管壓降的最大值接近c-e反向擊穿電壓U(BR)CEO， 集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗散功率PCM 。稱為工作在盡限狀態(tài)。二、對功率放大電路的要求1. 1.輸出功率盡可能大: 即在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電即在電源電壓一定的情況下，最大不失真輸出電壓最大。壓最大。2. 效率盡可能高: 即電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時功放管即電路損耗的直流功率盡可能小，靜態(tài)時功放管的集電極電流近似為的集電極電流近似為0。三、晶體管的工作方式1. 甲類方式：晶體

3、管在信號的整個周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)：晶體管在信號的整個周期內(nèi)均處于導(dǎo)通狀態(tài)2. 乙類方式：晶體管僅在信號的半個周期處于導(dǎo)通狀態(tài)晶體管僅在信號的半個周期處于導(dǎo)通狀態(tài)3. 甲乙類方式：晶體管在信號的多半個周期處于導(dǎo)通狀態(tài)：晶體管在信號的多半個周期處于導(dǎo)通狀態(tài)VCQCCPIVCQCQOMLCQCECQCCII111P.RI.UI.V22222電源的功率，電源的功率，最大輸出功率最大輸出功率效率效率omVPP25%9.1.2 9.1.2 功率放大器的組成功率放大器的組成一、為什麼共射放大電路不宜用作功率放大器一、為什麼共射放大電路不宜用作功率放大器二、變壓器耦合功率放大電路VCQCCPIVCQCCom

4、CQCCIV1P.I.V222電源的功率，電源的功率，(忽略基極電流忽略基極電流)最大輸出功率最大輸出功率效率效率omVPP50%乙類推挽電路 信號的正半周信號的正半周T1導(dǎo)通、導(dǎo)通、T2截止；負(fù)半周截止；負(fù)半周T2導(dǎo)通、導(dǎo)通、T1截止。截止。 兩只管子交替工作，稱為兩只管子交替工作，稱為“ 推挽推挽 ”。設(shè)。設(shè) 為常量，則負(fù)為常量，則負(fù)載上可獲得正弦波。輸入信號越大，電源提供的功率也越大。載上可獲得正弦波。輸入信號越大，電源提供的功率也越大。 希望輸入信號為零時，電源不提供功率。希望輸入信號為零時，電源不提供功率。三三. . 無輸出變壓器的功率放大器電路（無輸出變壓器的功率放大器電路（OTL

5、 電路 ） 2CCEBIVUUu靜態(tài)時，輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： VCCT1CRL地地 C 充電。充電。輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周： C 的的 “”T2地地RL C “ ” C 放電。放電。因變壓器耦合功放笨重、自身損耗大，故選用因變壓器耦合功放笨重、自身損耗大，故選用OTL電路電路。（1）（2）動態(tài)時動態(tài)時2)2(CESCComUVUC 足夠大，才能認(rèn)為其對交流信號相當(dāng)于短路。足夠大，才能認(rèn)為其對交流信號相當(dāng)于短路。OTL電路低頻特性差。電路低頻特性差。課程回顧課程回顧0mVPP 若已知最大不失真輸出電壓的有效值若已知最大不失真輸出電壓的有效值Uom，則可得，則可得Pom

6、。L2omomRUP一、最大不失真輸出功率二、效率 若直流電源提供的平均功率為若直流電源提供的平均功率為PV，則功率放大電路的效，則功率放大電路的效率為：率為：2)2(CESCComUVU三. 無輸出變壓器的功率放大器電路（OTL 電路 ） 四. 無輸出電容的功率放大器無輸出電容的功率放大器（ OCLOCL電路）輸入電壓的正半周：輸入電壓的正半周： VCCT1RL地地輸入電壓的負(fù)半周：輸入電壓的負(fù)半周： 地地RL T2 VCC兩只管子交替導(dǎo)通，兩只管子交替導(dǎo)通，兩路電源交替供電，兩路電源交替供電，雙向跟隨。雙向跟隨。（1）靜態(tài)時靜態(tài)時，UEQ UBQ0。（2）動態(tài)時動態(tài)時幾種電路的比較 單電源

7、供電，笨重，效率單電源供電，笨重，效率低，低頻特性差。低，低頻特性差。單電源供電，低頻特性差。單電源供電，低頻特性差。雙電源供電，效率高，低頻特性好。雙電源供電，效率高，低頻特性好。9.2 互補(bǔ)功率放大電路一、輸出功率一、輸出功率二、效率二、效率三、晶體管的極限參數(shù)三、晶體管的極限參數(shù)要求：定量掌握然后求出電源的平均功率，然后求出電源的平均功率，CCC(AV)VVIP效率效率VomPPL2omomRUP在已知在已知RL的情況下，先求出的情況下，先求出Uom，則，則求解輸出功率和效率的方法一、輸出功率1、 靜態(tài)分析靜態(tài)分析 無輸入交流信號時，無輸入交流信號時，求靜態(tài)工作點。求靜態(tài)工作點。CQCE

8、QCCI0UV2CESCComUVU22omCCCESomLLU(VU)PR2R大功率管的大功率管的UCES常為常為23V。其中，最大不失真輸出電壓的其中，最大不失真輸出電壓的有效值有效值最大輸出功率最大輸出功率2、 動態(tài)分析動態(tài)分析二、效率LCESCCCCCC 0 LCESCCV)(2 ) d( sin1RUVVtVtRUVPL2CESCCom2)(RUVPCCCESCCVom4 VUVPP電源電源電流電流CCCESCLVUisin tR注：基極電流可以忽略注：基極電流可以忽略,求直流電源提求直流電源提供的功率供的功率三. 晶體管的極限參數(shù)CCCES1CmaxLVUIRCE2maxCCCES

9、1CCCCCES1u(VU) V2VU （1）最大管壓降 兩只功率管中處于截止?fàn)顟B(tài)的管子將承受較大的管壓降管壓降 （2) 集電極最大電流 OMTCCOM 0L2CCOMOMLUsin t1P(VUsin t)d t2RV UU1()R4每只管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為每只管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管壓降管壓降發(fā)射極電流發(fā)射極電流 （3) 集電極最大功耗討論：管耗最大既不發(fā)生在輸入電壓最小時，也不發(fā)討論：管耗最大既不發(fā)生在輸入電壓最小時，也不發(fā)生在輸入電壓最大時。生在輸入電壓最大時。瞬時值 OMTCCOM 0L2CCOMOMLUsin t1P(VUsin t)d t2RV UU1()R4P

10、T對對UOM求導(dǎo)，并令其為求導(dǎo)，并令其為0，可得，可得CCCCOM 6 . 02VVU每只管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為每只管子功耗與輸出電壓峰值的關(guān)系為管壓降管壓降發(fā)射極電流發(fā)射極電流瞬時值L22CCTmax RVP將將UOM代入代入PT的表達(dá)式，可得的表達(dá)式，可得 例例9.2.19.2.1 在圖在圖9.2.1 9.2.1 所示電路中，已知所示電路中，已知V VCCCC=15V,=15V,輸入電壓為正弦波，輸入電壓為正弦波，晶體管的飽和壓降為晶體管的飽和壓降為U UCESCES為為3V3V，電壓放大倍數(shù)為，電壓放大倍數(shù)為1 1，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻R RL L=4=4 。 （1 1）求解負(fù)載上

11、可能獲得的最大功率和效率？）求解負(fù)載上可能獲得的最大功率和效率？ （2）若輸入電壓最大有效值為）若輸入電壓最大有效值為8V，則負(fù)載上能獲得的最大功率？，則負(fù)載上能獲得的最大功率？ （3）若若T T1 1管的集電極和發(fā)射極短路，則將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？管的集電極和發(fā)射極短路，則將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 解解 （1)1)2CCCESomL(VU)P2RCCCESCCVom4 VUVPP（2）因為）因為U0 Ui，所以，所以Uom =8V。最大輸出功率為。最大輸出功率為L2omomRUP （3） 若若T1管的集電極和發(fā)射極短路，則管的集電極和發(fā)射極短路，則T2管靜態(tài)管壓降為管靜態(tài)管壓降為2VCC，且，且從從+VC

12、C經(jīng)經(jīng)T2管的管的e-b、R3至- VCC形成基極靜態(tài)電流，由于形成基極靜態(tài)電流，由于T2管工作在放大管工作在放大狀態(tài)，集電極電流勢必很大，使之因功耗過大損壞。狀態(tài)，集電極電流勢必很大，使之因功耗過大損壞。 T2管的發(fā)射結(jié)將燒壞。管的發(fā)射結(jié)將燒壞。 例例9.2.29.2.2 在圖在圖9.2.1 9.2.1 所示電路中，晶體管的飽和壓降為所示電路中，晶體管的飽和壓降為U UCESCES為為2V2V，負(fù)，負(fù)載電阻載電阻R RL L=8=8 。 （1 1）若負(fù)載所需最大功率為）若負(fù)載所需最大功率為16W16W，則電源電壓至少應(yīng)取多少伏？，則電源電壓至少應(yīng)取多少伏？ （2）若電源電壓至?。┤綦娫措妷褐寥?0V，則晶體管的最大集電極電流、最大管壓降和集電極，則晶體管的最大集電極電流、最大管壓降和集電極最大功耗各為多少？最大功耗各為多少？ 解解 （1)1)根據(jù)根據(jù)22CCCESCComL(VU)(V2)P16W2R2 8（2）最大不失真輸出電壓的峰值）最大不失真輸出電壓的峰值 可求出可求出V VCCCCVUVVCESCCOM18220因而負(fù)載電流最大值，即晶體管集電極最大電流因而負(fù)載電流最大值，即晶體管集電極最大電流OMCmaxLU18I()A2.25AR8最大管壓降最大管壓降CEmaxCCCESU2VU38V根據(jù)（根據(jù)（9.2.11），晶體管集電