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第八章 功率放大电路


第8章 功率放大电路 8.3.2 分析计算
图解分析
第8章 功率放大电路 8.3.2 分析计算 1. 最大不失真输出功率 omax 最大不失真输出功率P
VCC − VCES 2 ) 2 = RL ( (VCC − VCES ) 2 = 2 RL
Pomax
忽略V 忽略 CES时 Pomax 实际输出功率
η= Pom ( PVC + PVE ) × 100% ≈ 24.7%
效率低 end
第8章 功率放大电路
§ 8.3
乙类双电源互补对称功率放大电路
8.3.1 电路组成 8.3.2 分析计算 功率BJT BJT的选择 8.3.3 功率BJT的选择
第8章 功率放大电路 8.3.1 电路组成
1. 电路组成
可克服交越失真
2. 动态工作情况 二极管等效为恒压模型
交流相当于短路
第8章 功率放大电路 8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
VCE4
R1 + R2 ≈ ⋅ VBE4 R2
& Au 3. 最大输出功率和效率的表达式; 最大输出功率和效率的表达式; Ui
4. 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值; 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值; 5. 说明 1~D3和RW的作用,C1~C4的作用; 说明D 的作用, 的作用; 6. 说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。 说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。
第8章 功率放大电路
§ 8.4
甲甲乙类双电源互补对称电路 8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路
第8章 功率放大电路 8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
乙类互补对称电路存在的问题
第8章 功率放大电路 8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路 设T3已有合适 1. 静态偏置 的静态工作点
第8章 功率放大电路 1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 一、功率放大电路研究的问题
1. 性能指标:输出功率和效率。 输出功率和效率。
若已知U 则可得P 若已知 om,则可得 om。
2 U om Pom = RL
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。 最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。
静态时, 静态时,UEQ= UBQ=0。 。 输入电压的正半周: 输入电压的正半周: +VCC→T1→RL→地 地 输入电压的负半周: 输入电压的负半周: 地→RL →T2 → -VCC
U om VCC − U CES = 2


两只管子交替导通,两路电源交替供电,双向跟随。 两只管子交替导通,两路电源交替供电,双向跟随。
第8章 功率放大电路
8.1 8.2 8.3 8.4 *8.5
功率放大电路的一般问题 射极输出器——甲类放大的实例 甲类放大的实例 射极输出器 乙类双电源互补对称功率放大电路 甲乙类互补对称功率放大电路 集成功率放大器
第8章 功率放大电路
§8.1 功率放大电路的一般问题
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 2. 功率放大电路提高效率的主要途径
U om = VCC − 2U CES 2
第8章 功率放大电路 三、功率放大电路的种类
几种电路的比较 几种电路的比较 变压器耦合乙类推挽:单电源供电,笨重, 变压器耦合乙类推挽:单电源供电,笨重,效率 低频特性差。 低,低频特性差。 OTL电路 单电源供电,低频特性差。 OTL电路:单电源供电,低频特性差。 电路: OCL电路 双电源供电,效率高,低频特性好。 OCL电路:双电源供电,效率高,低频特性好。 电路: BTL电路:单电源供电,低频特性好; BTL电路:单电源供电,低频特性好;双端输入 电路 双端输出。 双端输出。
功率与输出幅 度的关系 2. 功率 功率BJT的选择 的选择 自学) (自学)
end
第8章 功率放大电路 讨论一
1. 指出图中放大电路部分; 指出图中放大电路部分; 2 VCC −UCES RL Uom 是直流反馈还是交流反馈, π U 2.om = U 说明电路中是否引入了级间反馈,η = ⋅ om 说明电路中是否引入了级间反馈,是直流反馈还是交流反馈, & U ⋅ ,P , U omom = o & ≈− R8 i R 2RL 4 VCC 2 −10,U+= L = Au 为交流负反馈则说明其反馈组态; 若为交流负反馈则说明其反馈组态; &
第8章 功率放大电路
射极输出器——甲类放大的实例 § 8.2 射极输出器 甲类放大的实例
简化电路
带电流源详图的电路图
特点: 电压增益近似为1,电流增益很大, 特点: 电压增益近似为 ,电流增益很大,可获得较大的功 率增益,输出电阻小,带负载能力强。 率增益,输出电阻小,带负载能力强。
第8章 功率放大电路 射极输出器——甲类放大的实例 8.2 射极输出器 甲类放大的实例 电压与输入电压的关系 vO ≈ ( vI − 0.6)V 的饱和压V 设T1的饱和压 CES≈0.2V vO正向振幅最大值 Vom + ≈ VCC − 0.2V vO负向振幅最大值 若T1首先截止
态时功放管的集电极电流近似为0。 态时功放管的集电极电流近似为 。
第8章 功率放大电路 2. 功率放大电路提高效率的主要途径 降低静态功耗,即减小静态电流。 降低静态功耗,即减小静态电流。 四种工作状态 根据正弦信号整个周期 内三极管的导通情况划分 甲类: 甲类:一个周期内均导通 乙类:导通角等于180° 乙类:导通角等于 ° 甲乙类:导通角大于 甲乙类:导通角大于180° ° 丙类:导通角小于 丙类:导通角小于180° °

Vom 1 π VCCVom ( sin ωt − sin 2ωt ) d(ω t ) = 2π 0 RL RL

2
1 VCCVom Vom ( ) = − π 4 RL
2 VCCVom Vom ( ) − 两管管耗 PT = PT1 + PT2 = RL π 4
2
2
第8章 功率放大电路 8.3.2 分析计算
由一对NPN、PNP特性相同的 、 由一对 特性相同的 互补三极管组成,采用正、 互补三极管组成,采用正、负双 电源供电。这种电路也称为 电源供电。这种电路也称为OCL 互补功率放大电路。 互补功率放大电路。
2. 工作原理
两个三极管在信号正、 两个三极管在信号正、 负半周轮流导通, 负半周轮流导通,使负载得 到一个完整的波形。 到一个完整的波形。
Vom− = − I BiAS RL
若T3首先出现饱和
Vom − = −VEE + 0.2 V
第8章 功率放大电路 射极输出器——甲类放大的实例 8.2 射极输出器 甲类放大的实例 当 VCC = VEE = 15V I BiAS = 1.85A
RL = 8Ω
vI = VBiAS + vi VBIAS=0.6V 放大器的效率
第8章 功率放大电路 三、功率放大电路的种类
乙类推挽电路
+ −
iB
0
u BE
− +
U om =
VCC − U CES 2
信号的正半周T 导通、 截止;负半周T 导通、 截止。 信号的正半周 1导通、T2截止;负半周 2导通、T1截止。 两只管子交替工作,称为“ 为常量, 两只管子交替工作,称为“ 推挽 ”。设 β为常量,则负载 为常量 上可获得正弦波。输入信号越大,电源提供的功率也越大。 上可获得正弦波。输入信号越大,电源提供的功率也越大。
2. 分析方法:因大信号作用,故应采用图解法。 因大信号作用,故应采用图解法。 3. 晶体管的选用:根据极限参数选择晶体管。 根据极限参数选择晶体管。
在功放中, 在功放中,晶体管集电极或发射极电流的最大值接近 最大集电极电流I 管压降的最大值接近c-e反向击穿电 最大集电极电流 CM,管压降的最大值接近 反向击穿电 压U(BR)CEO, 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗 散功率P 称为工作在尽限状态。 散功率 CM 。称为工作在尽限状态。
1. 最大管耗和最大输出功率的关系
因为 当 Vom
1 VCCVom Vom PT1 = ( ) − RL π 4
2
2 = VCC ≈0.6VCC 时具有最大管耗 π
PT1m
2 1 VCC = 2• ≈0.2Pom RL π
选管依据之一
第8章 功率放大电路 8.3.3 功率BJT的选择 功率BJT的选择 BJT
第8章 功率放大电路 三、功率放大电路的种类
2. OTL 电路
因变压器耦合功放笨重、自身损耗大,故选用 电路。 因变压器耦合功放笨重、自身损耗大,故选用OTL电路。 电路 输入电压的正半周: 输入电压的正半周: +VCC→T1→C→RL→地 地 C 充电。 充电。 输入电压的负半周: 输入电压的负半周: C 的 “+”→T2→地→RL→ C 地 “ -” C 放电。 放电。
第8章 功率放大电路 三、功率放大电路的种类
4. BTL 电路
①是双端输入、双端输 是双端输入、 出形式,输入信号、 出形式,输入信号、负 载电阻均无接地点。 载电阻均无接地点。 管子多,损耗大, ②管子多,损耗大,使 效率低。 效率低。
+


+
输入电压的正半周:+ CC→ T1 → RL→ T4→地 输入电压的正半周:+V 地 :+ 输入电压的负半周:+ 输入电压的负半周:+VCC→ T2 → RL→ T3→地 :+ 地
第8章 功率放大电路 讨论二: 讨论二:图示各电路 属于哪种功放? 属于哪种功放?
第8章 功率放大电路 讨论三:出现下列故障时,将产生什么现象? 讨论三:出现下列故障时,将产生什么现象 T2、T5的极限参数: 的极限参数: PCM=1.5W,ICM=600mA,UBR(CEO)=40V。 , , 。 ( ) 1. R2短路; 短路; 2. R2断路; 断路; 3. D1短路; 短路; 4. D1断路; 断路; 5. T1集电极开路。 集电极开路。 故障分析的问题,答案具有多样性,需多方面思考! 故障分析的问题,答案具有多样性,需多方面思考! 功放的故障问题, 功放的故障问题,特别需要考虑故障的产生是否影响功 放管的安全工作! 放管的安全工作!
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