第八章 功率放大电路

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
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
& 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。
3. 电源供给的功率 V 电源供给的功率P
2VCCVom PV = Po + PT = πR L
当 Vom ≈ VCC 时， PVm =
2 VCC ⋅ π RL
2
4. 效率η
Po π Vom = ⋅ η= PV 4 VCC
当 Vom
π ≈ VCC 时， η = ≈ 78.5 % 4
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
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。
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
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 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。
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。
end
第8章 功率放大电路 三、功率放大电路的种类
பைடு நூலகம்
1. 变压器耦合功率放大电路
单管甲类电路
做功放适合吗？ 做功放适合吗？
为什么管压降会 输入信号增大，输出功率如何变化？ ① 输入信号增大，输出功率如何变化？ 大于电源电压？ 大于电源电压？ 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ ② 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？ ③ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？
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。
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！
第8章 功率放大电路
§ 8.4
甲乙类互补对称功率放大电路
8.4.1 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
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； &
∫
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
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
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° °
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
V ≈ CC 2RL
2
Po = Vo I o =
Vom
Vom ⋅ = 2 2 ⋅ RL 2 RL
Vom
2
第8章 功率放大电路 8.3.2 分析计算
2. 管耗 T 单个管子在半个周期内的管耗 管耗P
vo 1 π PT1 = ∫0 (VCC − vo ) RL d(ω t ) 2π Vom sin ω t 1 π (VCC − Vom sin ωt ) d(ω t ) = 0 2π RL
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
VCC 2
＋
−
静态时，uI = U B = U E = +
U om =
(VCC 2) − U CES 2
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。 OTL电路低频特性差。 电路低频特性差。 电路低频特性差
第8章 功率放大电路 三、功率放大电路的种类
3. OCL电路 电路
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
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。
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
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。
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 二、对功率放大电路的要求
1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最 即在电源电压一定的情况下， 1. 即在电源电压一定的情况下
大不失真输出电压最大。 大不失真输出电压最大。
2. 效率尽可能高: 即电路损耗的直流功率尽可能小，静 即电路损耗的直流功率尽可能小，