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模擬電子線路康華光版第8章功率放大電路

模擬電子線路

第八章

功率放大器

模擬電子線路康華光版第8章功率放大電路

第八章功率放大器8.18.28.38.48.5功率放大電路概述互補對稱功率放大電路實際功放電路集成功率放大器變壓器耦合式功放電路退出

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8.1功率放大電路概述功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級輸出級，功率放大器的作用：用作放大電路的輸出級，以驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、動執(zhí)行機構(gòu)。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。指針偏轉(zhuǎn)等。例1:擴音系統(tǒng)：信號提取電壓放大功率放大退出

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例2:溫度控制：R1R1-R3:標準電阻標準電阻Ua:基準電壓Rt:熱敏電阻熱敏電阻A:電壓放大器：R2aR3b

Usc功++-Auo1放加熱

uo

Rt溫控室

元件

溫度調(diào)理過程

TT

Rt

Ub

UO1退出

UO

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分析功放電路應注意的問題(1)功放電路中電流、電壓要求都比較大，功放電路中電流、電壓要求都比較大，必需注意電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:限值ICM、UCEM、PCM。IcICMPCM

UCEM

uce退出

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(2)電流、電壓信號比較大，必需注意防止電流、電壓信號比較大，波形失真。波形失真。(3)電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負載，減少電源提供的能量盡可能轉(zhuǎn)換給負載，晶體管及線路上的損失。晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率(的效率(η)。

Pomaxη=100%PEPomax:負載上得到的交流信號功率。負載上得到的交流信號功率。電源提供的直流功率。PE:電源提供的直流功率。退出

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問題探討:問題探討

射極輸出器輸出電阻低，射極輸出器輸出電阻低，帶負載能力強，能力強，可以用做功率放大器嗎不適合，不適合，因為效率太低。ib

估算射極輸出器的效率：icUSC(設RL=RE)設RE

USCRb

Q

USCuouiREuouo退出

uce

t

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為使輸出信號的幅值盡可能大(要保證不失真，為使輸出信號的幅值盡可能大要保證不失真),靜要保證不失真態(tài)工作點()設置較高(靠近負載線的中部)。態(tài)工作點(Q)設置較高(靠近負載線的中部)。Ic交流負載線直流負載線QuCEUSCuo的取值范圍靜態(tài)工作點：靜態(tài)工作點：UCEQ=0.5USC

USCRE

ICQ==

0.5USC0.5USC

RE

RL若忽略晶體管的飽和壓降和截止區(qū)，壓降和截止區(qū)，輸出信號u信號o的峰值最大只能為：能為：Uommax=0.5USC退出

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1.直流電源輸出的功率

iC=ICQ+ic

1TPE=∫USCiCdtT0

=ICQ+Icmsin(ωt+)21TUSCTUSCP=∫USCiCdt=E∫0iCdt=USCICQ=2RLT0T2.最大負載功率22Uommax0.5USC22U2Pmax===SCORL8RLRL3.最大效率

ηmax=

PmaxO

放大電路的輸出沒有失

真的工作方式稱為甲類放大。放大電路的輸出沒有失真的工作方式稱為甲類放大。甲類放大退出

PE

=25%

(RL=RE時)

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如何解決效率低的問題？如何解決效率低的問題？方法：降低點方法：降低Q點。缺點：但又會引起截止失真。缺點：但又會引起截止失真。既降低Q點又不會引起截止失真的方法：既降低點又不會引起截止失真的方法：采用點又不會引起截止失真的方法

推挽輸出電路，或互補對稱射極輸推挽輸出電路，出器。出器。

退出

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8.2互補對稱功率放大電路互補對稱：電路中采用兩支晶體管，互補對稱：電路中采用兩支晶體管，NPN、、PNP各一支；兩管特性一致。各一支；各一支兩管特性一致。類型：類型：互補對稱功放的類型

無輸出變壓器形式(OTL電路)電路)電路

無輸出電容形式(OCL電路)電路)電路

OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess退出

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8.2.1無輸出電容的互補對稱功放電路為正弦波)一、工作原理(設ui為正弦波)工作原理(電路的結(jié)構(gòu)特點：電路的結(jié)構(gòu)特點：1.由NPN型、PNP型三極型型三極管構(gòu)成兩個對稱的射極輸出器對接而成。輸出器對接而成。2.雙電源供電。雙電源供電。3.輸入輸出端不加隔直電容。T1+USC

ui

iLRLT2-USC

uo

退出

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靜態(tài)分析：靜態(tài)分析：ui=0V→T1、T2均不工作→uo=0V因此，不需要隔直電容。因此，不需要隔直電容。動態(tài)分析：動態(tài)分析：ui0Vui0VT1導通，T2截止ui導通，iL=ic1;T1截止，T2導通截止，iL=ic2T2iLRLuo+USCT1

ic1

ic2-USC

T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內(nèi)工作的方稱為乙類放大乙類放大。式，稱為乙類放大。退出

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乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系:乙類放大的輸入輸出波形關(guān)系uit死區(qū)電壓uotuotuot交越失真uiT2-USC交越失真：交越失真：輸入信號ui在過零前后，前后，輸出信號出現(xiàn)的失真便為交越失真。為交越失真。退出

+USCT1

iLRL

uo

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乙類放大的特點：乙類放大的特點：(1)靜態(tài)電流ICQ、IBQ等于零；等于零；(2)每管導通時間等于半個周期；(3)存在交越失真。存在交越失真。T1+USC

uiT2

iLRL-USC退出

uo

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二、最大輸出功率及效率的計算假設ui為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導通時均能飽和，此時導通時均能飽和，輸出達到最大值。輸出達到最大值。若忽略晶體管的飽和壓降，則負載(RL)上的電壓降，則負載(上的電壓和電流的最大幅值分別ui為：U=ULmmaxSC

+USCT1ULmaxiLRLT2

UL

ILmmax=

USC

負載上得到的最大功率為：負載上得到的最大功率為：

RL

Pomax

USCUSC1U==22RL2RL

2SC

-USC

退出

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電源提供的直流平均功率計算：電源提供的直流平均功率計算：每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:

Iav1Iav2

1=2π

USCUSC∫0RLsinωtd(ωt)=πRLUSCUSCic1=Iav1=πRLRLωt2USC2USC=πRLπRL退出

π

USC1=USC2=USC兩個電源提供的總功率為：兩個電源提供的總功率為：

PE=PE1+PE2=2USC

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Pomax

2USCUSC1USC==22RL2RL

PE=PE1+PE2=2USC效率為：效率為：

USC2U=πRLπRL

2SC

Pomaxη==PE

U2RL