《模拟电子技术基础》(第四版) 第9章

4.2.4 具有推动级的OCL功率放大电路
该电路的电压
放大倍数为：
Af
1 + RF R1
RF
R1
RB1
+VCC
R -A +
D1 B
T1 T2
E
ui R2 +
D2 T3
RL uo
RB2
T4
-VCC
作业：
9.3(9.4), 9.6(9.8), 9.7(9.7), 9.8(9.9), 9.10(9.11), 9.12(9.13)
i PV 2
Vcc 2 C1
VCC
1 2p
0pIcm1 sin
wtd( wt)
VCC Icm1 p
R1
ui R
D1
B1 T1
+VCC
E +C
VCC (VCC / 2 UCES1)
pRL
D2
V2CC
RL uo
B2 T2
2 pRL
R2
Pom PV
p 4
78.5
0 0
每个三极管的最大管耗为PT1m 0.2Pom
最大不失真集电极电流幅值 VCC UCES1
RL
当输入ui幅值 过大时
I cm1
uce1 ic1RL Q2
T1T2同时产 生饱和失真
o1
U cem1
Q1 U cem2
o2
uCE
2
Ucem1 Ucem Vcc UCES1
2
uce2 ic2 RL
最大不失真输
ouo uce2
出电压幅值
uo uce1
假设变压器耦合无损耗
即
RL
上能得到的最大交流功率为:
Pom
1 2
I V CQ CC
Pom
1 2
I V CQ CC
QAB
50%
PV
ICQVCC
OAQD
ICQ RL VCC
Ｄ
E
红:先产生截止失真
0
uo
U cem
最大基本不失真集电极交流电流幅值为ICQ
Ucem ICQ RL
RL上最能大得基到本的不最失大真交交流流功输率出为电:压幅值12为ICUQUcemcem
(2)晶体管甲乙类工作状态
iC
iC
导通角在180度 和360度之间
Q
0
t 0 UCES
u Vcc CEIB=0
IBQ (ICQ ) 略大于零
一个T工作时, 容易产生截止失真 需要两个Ｔ
(3)晶体管乙类工作状态
iC
iC
导通角180度
0
t 0 UCES
u Q IB=0
Vcc CE
IBQ (ICQ )等于零
峰值处
PT max PCM
一个周期内 的平均值
图1.3.7 晶体管的极限参数
三、分析方法：图解法。
功率放大电路的三种工作状态
(1)晶体管甲类工作状态
iC
iC
导通角360度
Q
第二章
0
t 0 UCES
u Vcc CE IB=0
当输入幅值过大时
Q点基本被设在AC负载线的中点上 一个T工作时, 在输入信号幅值不 同时产生截止失 太大时,不产生截止或饱和失真 真和饱和失真
R
调节R,使VB1略大于UON VB2略小于-UON
ICQ１ ICQ２略大于0
D1
B1 T1
+VCC
E
T1、T2管为甲乙类工作状态
注意
若R、D1、D2中任意一个元件虚 焊，则T1、T2管有较大的基极电 流通过，从而导致T1、T2管有较 大的集电极电流，以至于T1、T2 管可能因功耗过大而烧坏。
D2
u RL
忽略U U CES1, CES2
选择晶体管
I CM
VCC RL
设输出电压峰值 UOM
设现在T1通， T2止
uo UOM sin wt
uCE1 Vcc UOM sin wt
iC1
UOM sin wt
RL
T1管损耗的平均功率为：
PT 1
1
2p
p
0 uCE1iC1dwt
1
2p
p 0
(Vcc
U OM
单管变压器耦合功率放大电路
无RC
Ｄ
I BQ
Vcc 0.7 Rb
Ucem Vcc
Ｔ工作在甲类状态
0
U cem
uo
ic
直流负载线： uCE VCC
交流负载线：uce 如有阻抗匹配： ICQ
RL
ic
(
N1 N2
VCC
)2
RL
ui
ic RL uo
Rb
(
N1 N2
)
2
R
L
则交流负载线与x轴交于2VCC
uo
忽略UCES和ICEO
当输入幅值过大时
Q点位于交流负载线中点
同时产生截止失 真和饱和失真
最大基本不失真集电极交流电流幅值为ICQ
最大基本不失真交流输出电压幅值为Vcc
RL上能得到的最大交流功率为:
1 2
IC2Q
RL
1 2
I V CQ CC
QAB
直流电源提供的直流功率约为：iCVCC I V CQ CC OAQD
I CQ 2
-VCC OCL电路
U BEQ1 0
U BEQ2 0
VEQ1 VEQ2 0
IBQ1 IBQ2 0 ICQ1 ICQ2 0
T1,T2工作在乙类状态
ILQ 0
UO 0
UCEQ1 VCC U ECQ2 VCC
忽略开启电压
ic1 il
ui正半周时，T1通， T2止
ic1 0 il ic1 uo uce1
消交越失真
UBE倍增电路
图3.3.18 采用复合管的准互补级输出
T1,T3先饱和
当T2,T4饱和 时，产生Pom
(Uo )M
VCC
UCES 2 2
Vcc UCES 4 2
OTL互补对称功率放大电路
Pom
1 2
(Vcc / 2 UCES1)2 RL
若UCES1
Vcc 2
, 则Pom
1 V2CC 8 RL
2Vcc Icm1 2VccUcem1 2Vcc(Vcc-Uces1 )
p
pRL
pRL
忽略UCES1
PV
2Vcc 2
p RL
Pom
PV
1 (Vcc UCES1 )2
2
RL
2Vcc (Vcc UCES1 )
p RL
p (Vcc UCES1)
4Vcc
忽略UCES1
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Pom PＶ
＝p 4
有输出电容(OTL)两种方式。
VEQ1
VEQ2
VCC 2
ICQ1
IBQ1 IBQ2 0
I LQ
ICQ1 ICQ2 0
U I VCC / 2 0
I CQ 2
OTL电路
T1,T2工作在乙类状态
ILQ 0
UO 0
UCEQ1 VCC / 2 U ECQ2 VCC / 2
UI 0
ICQ1 I LQ
Ucem ICQ RL'
最大基本不失真输出电压幅值为Ucem
Rc // RL
上能得到的最大交流功率为:
1 2
I
2 CQ
Rc
//
RL
QDE
忽略iB 直流电源提供的直流功率约为：iCVCC I V CQ CC ABCO
Pom QDE
PV ABCO
共射放大电路(第二章)也有功率输出， 但效率较低。
一个T工作时, 肯定产生截止失真 需要两个Ｔ
I BQ
Vcc 0.7 Rb
直流负载线：
uCE VCC iC Rc
交流负载线：
uo uce Ｔ工作在甲类状态
0 Ucem
uo uce ic (Rc // RL )
扬声器RL很小，AC负载 一般先产生截止失真
线很陡
最大基本不失真集电极交流电流幅值为ICQ
RL上能得到的最大交流功率为:
1 2
I
U DF cem
直流电源提供的直流功率约为：iCVCC I V CQ CC
假设变压器耦合无损耗
QDF OAQD
50%
QDF OAQD
在阻抗匹配和变压器耦合无损耗的 前提条件下，转换效率能达到50%
甲类工作状态下的功放，其最大转换效率为50%
通常采用互补对称式功率放大电路，分为无输出电容(OCL)和
•
树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2120 .10.21 Wednes day , October 21, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。2 2:20:46 22:20:4 622:20 10/21/2 020 10:20:46 PM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2122 :20:462 2:20Oc t-2021- Oct-20
B2 T2
o
R2
甲乙类OCL求Pom, PV,选 -Vcc
晶体管与乙类OCL一样
动态: ur、ud1、ud2很小，可忽略不计，所以ub1=ub2=ui。
图9.2.3 T1和T2管在ui作用下 输入特性中的图解分析
uEB 2
uBE2 两线间，T1， T2都导通
图3.3.17 消交越失真的互补输出级
选择晶体管
PCM 0.2Pom
9.2.1 互补输出级的基本电路及其交越失真
图9.2.1 交越失真的产生
Q1 Q2
uBE 2
两线间，T1，
iB 2
T2都截止
ui
0
t
iL
0
t
交越 失真
2. 工作原理
静态: UB1B2=UR+UD1+UD2>2UON
R1
调节R1或R2 ，使VE=0，UO=0
ui
78.5%
乙类工作状态下的功放，其最大转换效率为78.5%
9.2.3 OCL电路中晶体管的选择
uEC 2max 2Vcc UCES1
uCE1max 2Vcc UCES 2
忽略U U CES1, CES2
uCE max 2Vcc
选择晶体管 U(BR)CEO 2Vcc
I cm1
Vcc
UCES1 RL
第9章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补功率放大电路
9.1 功率放大电路概述
9.1.1 功率放大电路的特点
一. 在多级放大电路的末级是功率放大级，对功率
放大电路的基本要求是：
负载上获得的功率
(1) 输出功率尽可能大
最大基本不失真
足够大的输入ui
输出功率: Pom
基本不失真 不产生截止失真和饱和失真
QAE
直流电源提供的直流功率约为： iCVCC I V CQ CC
OAQD
假设变压器耦合无损耗
QAE OAQD 50%
F
ICQ RL VCC
Ｄ
U cem
绿:先产生饱和失真
Ucem Vcc
I DF
Ucem RL
VCC RL
最大基本不失真交流输出电压幅值为Ucem
最大基本不失真集电极交流电流幅值为IDF
•
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月21 日星期 三下午1 0时20 分46秒2 2:20:46 20.10.2 1
il 0 uo 0
uo ui
uo的正半周由T1提供,正电源 工作
ic 2
OCL电路
-VCC
ui负半周时，T1止， T2通
ic2 0 il ic2 il 0 uo 0
uo uce2 uo ui
uo的负半周由T2提供,负电源工 作
T1的AC负载线 uce1 ic1RL
ic1 0
T2的AC负载线 uce2 ic2RL
最大基本不失真
输出电压有效值 (Uo )M
最大基本不失真 输出电压峰值
(Uom )M
(2) 转换效率要高 负载上的最大不失真交流电流有效值乘 以负载上的最大不失真交流电压有效值
转换效率定义为:
交流功率
最大基本不失真输出
=
功率 当时直流电源功率
100%=
Pom 100%
PV
直流功率
直流电源输出电流平均 值及直流电压之积
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。22:20:4622 :20:462 2:20W ednesd ay , October 21, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.10. 2120.1 0.2122:20:4622 :20:46 October 21, 2020
•
踏实肯干，努力奋斗。2020年10月21 日下午1 0时20 分20.10. 2120.1 0.21
Vcc UCES1
(Uo )M
VCC
UCES1 2
9.2.2 OCL电路的最大不失真输出功率及效率
Pom
1×(Vcc 2
UCES1)2 RL
当VCES1
Vcc 时, Pom
Vc2c 2RL
产生 Pom 时
I cm1
Vcc
UCES1 RL
PV 2VCCiC1 2VCC×21p op Icm1sin wtd(wt)
sin wt) UOM sin wt
RL
dwt
1 (VCCUOM UOM 2 )
RL p
4
令
dPT1 0 dU OM
得：
U OM
2
p
Vcc
0.6Vcc
当
U OM
2
p
Vcc
0.6Vcc
PT 1max
Vc2c
p 2 RL
PT 2max
忽略UCES1
Pom
VC2C 2RL
PT1max PT 2max 0.2Pom
ic2 0
９.2 互补对称功率放大电路 9.2.1 无输出电容的互补对称
ui
功率放大电路(OCL电路)
1. 电路组成
ic1
T1
il
BE
ui
T2 ic2 RL
+Vcc 0
t
uo
iL=il
ic1>0
ic1=iC1>0
0
t
- Vcc
T1、T2均为乙类工作状态,即ICQ1=ICQ2=0 ic2>0
u 在 i正半周, T1导通, T2截止, T1的集电极电流ic1流过负载RL u 在 i负半周, T1截止, T2导通, T2的集电极电流ic2流过负载RL
(3) 非线性失真要小 加入交流负反馈来减小非线性失真
二. 功放中晶体管工作在尽限运用状态：ICM、PCM、
U(BR)CEO
要晶体管安全工作，需满足
ICM
最大集电极电流
iC ICM
峰值处
U(BR)CEO c-e间能承受的最大管压降
PCM
集电极最大耗散功率
瞬时集电极耗散功率 PC iCuCE
uCE U(BR)CEO