单管(甲类)功放PPT课件
甲类放大电路
甲类单管功率放大电路典型的甲类单管功率放大电路如图 Z0402所示。
在图中R b1和R b2组成偏置电路;C b、C e为交流旁路电容;T r1、T r2是输入、出变压器,输出变压器T r2其初级接晶体管的集电极,次级接负载R L,它的作用是进行阻抗变换,使放大电路获得最佳负载,从而提高输出效率。
由图Z0402可列出其直流负载线方程:U CE = E C - I E R e GS0402因为变压器初级的直流电阻r T很小,故可视为短路。
为了充分利用直流电源E C,功放电路中R e一般选的较小(约几Ω),其上的压降也可忽略不计,于是式GS0402为:U CE≈ E C GS0403它表明直流负载线是过点(E C,0)且与纵轴几乎平行的直线,如图0403所示,直流负载线与I B对应的那条输出特性曲线的交点即为Q点。
放大电路的交流负载过Q点作斜率为的直线即得到交流负载线,如图中所示。
由于功放管处于极限运用状态,当忽略U CES和I CEO时,由图可见集电极电压变化的幅值U cm≈ E C。
电流的幅值I cm = I C,故,功率管的最大交流输出功率为:直流电源供给的功率为:晶体管的集电极最大效率为:它表明甲类单管放大电路在理想情况下的效率为50%。
实际应用时,为了避免输出信号失真过大,交流动态范围不能太大,应留有充分的余地,再把变压器的损耗考虑在内,实际的效率只有25~35%。
直流电源供给集电极的功率除输出给负载的功率P o外,其余消耗在晶体管的集电结上,即管子的损耗功率:P T=P E - P o GS0408静态时,P o = 0,则:P T = P cmax=P E=E C I C=2P omax GS0409可见,单管甲类功放电路,静态时管耗最大。
当集电极电流i C减小时,根据电磁感应定律,变压器初级线圈中的感应电压与直流电源电压E C串联相加,使管压降U cem≈2E C,因此,甲类功放管的最大允许集电极电压BV CER必须大于2E C。
甲类功放
甲类功放概述甲类功放(A类功放)输出级中两个(或两组)晶体管永远处于导电状态,也就是说不管有无讯号输入它们都保持传导电流,并使这两个电流等于交流电的峰值,这时交流在最大讯号情况下流入负载。
当无讯号时,两个晶体管各流通等量的电流,因此在输出中心点上没有不平衡的电流或电压,故无电流输入扬声器。
当讯号趋向正极,线路上方的输出晶体管容许流入较多的电流,下方的输出晶体管则相对减少电流,由于电流开始不平衡,于是流入扬声器而且推动扬声器发声。
甲类功放的工作方式具有最佳的线性,每个输出晶体管均放大讯号全波,完全不存在交越失真(SwitchingDistortion),即使不施用负反馈,它的开环路失真仍十分低,因此被称为是声音最理想的放大线路设计。
但这种设计有利有弊,A类功放放最大的缺点是效率低,因为无讯号时仍有满电流流入,电能全部转为高热量。
当讯号电平增加时,有些功率可进入负载,但许多仍转变为热量。
特点甲类功放是重播音乐的理想选择,它能提供非常平滑的音质,音色圆润温暖,高音透明开扬,这些优点足以补偿它的缺点。
甲类功率功放发热量惊人,为了有效处理散热问题,甲类功放必须采用大型散热器。
因为它的效率低,供电器一定要能提供充足的电流。
一部25W 的甲类功放供电器的能力至少够100瓦AB类功放使用。
所以甲类机的体积和重量都比甲乙类大,这让制造成本增加,售价也较贵。
一般而言,甲类功放的售价约为同等功率甲乙类功放机的两倍或更多。
甲类功放声音上有饱满通透的优点,晶体管功率放大器是由三极管组成的,而三极管是由多组配对(N结及P结),这两个结构成的,当没有外加电压时是截止,只有在上面外加一个偏置电压并且高于它的门限电压,这个N/P结才会导通,有电流通过,三极管才开始工作。
甲类功放是把正向偏置定在最大输出功率的一半处,使功放在没有信号输入时也处于满负载工作状态,使得功放在整个信号周期内都导通都有电流输出。
甲类功放使三极管始终工作于线性区,因此甲类功放几乎无失真,听感上质感特别好,尤其是小信号时,整个声音通透细节丰富。
功放电路图.ppt
例:互补对称OTL功放电路如图所示,已知VG=24V,RL=8Ω。 求:(1)要使电路理想工作,静态时,A点电位为多少?调节哪个元 件来达到要求?
(2)RP2的作用是什么? RP2一旦开路将产生什么后果? (3)电路中R4、C4的作用是什么?如果去掉R4、C4对电路会有什么 影响?
(4)若A点电位为14V,则该电路最大输出功率和此时的效率各是多 少?
(5)若输入信号 ui 500 sin tmV Au1=-10,Au2=1,此时输出功率PO
和效率η各为多少?
带有前置放大级的甲乙类OCL功放
电路
甲类
电路类型
甲类
静态电流
大
最大不失 真输出电 压幅值 Ucem
最大不失 真输出功 率Pom 最高效ηm
电源产生的 功率
最大管耗Pcm
电路特点
乙类推挽 乙类 为零
第7章 低频功率放大器
甲类单管功放电路
乙类推挽式功放电路
甲乙类推挽功放电路
ic
ic1
ic1
0
ic2
uCE2
0
直流负载线
1 vGQ20来自uCE1交流负载线
0
ic2
uce
ucem
输入变压器倒相式OTL电路
互补対称式OTL电路
没有自举电路时的正半周输出等效简图
有自举电路,功放正半周输出(此时ui应为负半周,
因为前置放大级为共射电路,有反相作用)时的简化电路
如图所示。该电路的工作,将在R3上形成一定的压降
uR3=R3iR3,同时V2管发射结也会有一部分的压降uBE2,这样 就造成了uA远不能达到UG。也就是说,该电路正半周输出 的振幅较小,远不能达到UG/2,电路的功率输出也就比较 小。
概述甲类乙类甲乙类功率放大电路全解ppt课件
资金是运动的价值,资金的价值是随 时间变 化而变 化的, 是时间 的函数 ,随时 间的推 移而增 值,其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
2. 消除交越失真的OCL电路:工作原理
利用甲乙类双电源互补对称功率放大电路可以消除交跃 失真。
静态: U B1、B2 U R2 U D1 U D2
资金是运动的价值,资金的价值是随 时间变 化而变 化的, 是时间 的函数 ,随时 间的推 移而增 值,其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
工作原理:
uI正半周主要是 T1管发射极 驱动负载; uI负半周主要是 T2管发射极驱动负载 T1、T2导通时间 uI半个周期 T1、T2工作在甲乙类状态。
UomVCC2UCES
PomU Ro2Lm(VCC2R ULCE)S2
4
78.5%
资金是运动的价值,资金的价值是随 时间变 化而变 化的, 是时间 的函数 ,随时 间的推 移而增 值,其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
4. 几种电路的比较
变压器耦合乙类推挽:单电源供电,笨重,效率 低,低频特性差。 OTL电路:单电源供电,低频特性差。 OCL电路:双电源供电,效率高,低频特性好。
因此,选择功率BJT时,其极限参数:
I CM i U CEO(BR)
C
max
u CE
V CC RL
max
2V CC
PCM
PT max
0.2
V
2 CC
2RL
资金是运动的价值,资金的价值是随 时间变 化而变 化的, 是时间 的函数 ,随时 间的推 移而增 值,其 增值的 这部分 资金就 是原有 资金的 时间价 值
功放基本原理 PPT
保护功能的控制电路
• 该部分电路只需要用单片机和运放器将功放的输 入取样、前向取样、反向取样、输出采样、温度 取样、电流取样等各种采样信号进行A/D、D/A转 换,并将采样信号放大,进而用来控制功放的工 作状态,以达到保护功放的目的。
功率回退功放
• 使用A类放大器的最大缺点是效率低及成本较高。 这是因为实际应用中A类放大器在它的1dB压缩点 输出功率时,其效率只有10%。比如,完成一个 30W平均输出功率的HPA,就需要至少有300W的 耗电,并且工作电流随输出功率变化的值不大。 若考虑回退12dB,则需要有480W平均功率输出, 需耗电4.8kW。为了达到30W的输出功率需要用较 多的功率管。这样就加大了HPA的成本和体积, 增大了研制成本和难度。
前馈功放
• 在主环中,系统输入射频信号RFin由功分器一分 为二,一路信号经过移相器、衰减器、功率放大 后,由主功放输出耦合器取样送到载波抵消耦合 器参加载波抵消;另一路输入分路信号经过小信 号延时线进行延时匹配后,也进入载波抵消耦合 器,抵消消除主功放输出取样信号中的载波信号, 获得代表主功放非线性失真产物的误差信号,输 出给误差放大通道。
• 总之功率回退法的优点是简单、易实现,缺点是 受功率管P1dB限制。
功率回退功放 • A类放大器的三阶交调系数IMD3、三阶交截点IP3及输出功率Pout的关
系见下式
IM 3 (d)D B 2 [Ic 3 P (d) B P m (d o) B u]tm
功率回退功放
• 1dB压缩点P1dB定义:当输入功率较低时,输出 功率与输入功率成比例关系。当输入功率超过一 定的量值之后,晶体管的增益开始下降,最终结 果是输出功率达到饱和。当放大器的增益偏离常 数或比其小信号(或此前)增益降低1dB时,此点就 被称为1dB压缩点。
场效应管单端甲类功放制作
场效应管单端甲类功放制作场效应管控制工作电流的原理与普通晶体管完全不一样,要比普通晶体管简单得多,场效应管只是单纯地利用外加的输入信号以改变半导体的电阻,实际上是改变工作电流流通的通道大小,而晶体管是利用加在发射结上的信号电压以改变流经发射结的结电流,还包括少数载流子渡越基区后进入集电区等极为复杂的作用过程。
场效应管的独特而简单的作用原理赋予了场效应管许多优良的性能,它向使用者散发出诱人的光辉。
场效应管不仅兼有普通晶体管和电子管的优点,而且还具备两者所缺少的优点。
场效应管具有双向对称性,即场效应管的源极和漏极是可以互换的(无阻尼),一般的晶体管是不容易做到这一点的,电子管是根本不可能达到这一点。
所谓双向对称性,对普通晶体管来说,就是发射极和集电极互换,对电子管来说,就是将阴极和阳极互换。
一、场效应管的特性场效应管与普通晶体管相比具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好、动态范围大等优点。
它是一种压控器件,有与电子管相似的传输特性,因而在高保真音响设备和集成电路中得到了广泛的应用,其特点有以下一些。
高输入阻抗容易驱动,输入阻抗随频率的变化比较小。
输入结电容小(反馈电容),输出端负载的变化对输入端影响小,驱动负载能力强,电源利用率高。
场效应管的噪声是非常低的,噪声系数可以做到1dB以下,现在大部分的场效应管的噪声系数为0.5dB左右,这是一般晶体管和电子管难以达到的。
场效应管具有更好的热稳定性和较大的动态范围。
场效应管的输出为输入的2次幂函数,失真度低于晶体管,比胆管略大一些。
场效应管的失真多为偶次谐波失真,听感好,高中低频能量分配适当,声音有密度感,低频潜得较深,音场较稳,透明感适中,层次感、解析力和定位感均有较好表现,具有良好的声场空间描绘能力,对音乐细节有很好表现。
普通晶体管在工作时,由于输入端(发射结)加的是正向偏压,因此输入电阻是很低的,场效应管的输入端(栅极与源极之间)工作时可以施加负偏压即反向偏压,也可以加正向偏压,因此增加了电路设计的变通性和多样性。
单管放大电路 ppt课件
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uo ui
图2.1.1电阻分压式工作点稳定放大电路
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在图2.1.1电路中,当流过偏置电阻RB11和RB12 的
电流远大于晶体管的基极电流IB时(一般5~10倍), 则它的静态工作点可用下式估算
UB
RB1 RB1RB2
VCC
IE
UB
UBE RE
IC
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图2.1.11 噪声分析图2.1.1节点2的仿真分析结果
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6. 电路失真分析 失真分析用于分析电子电路中的谐波失真和内
部调制失真(互调失真),通常非线性失真会导致 谐波失真,而相位偏移会导致互调失真。若电路中 有一个交流信号源,该分析能确定电路中每一个节 点的二次谐波和三次谐波的复值。失真分析操作方 法请看第1章中的1.7.7小节。本例分析了图2.1.1电 路中的节点“2”,分析结果如图2.1.12所示。
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UCE=VCC-IC(RC+RE)
电压放大倍数: Au βRCr/b/eRL
输入电阻: Ri=RB11 // RB12 // rbe 式中rbe为三极管基极与发射极之间的电阻
输出电阻 RO≈RC
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由于电子器件性能的分散性比较大,因此在 设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调 试技术。在设计前应测量所用元器件的参数,为 电路设计提供必要的依据,在完成设计和装配以 后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各
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2. 恢复默认值 点击Reset to default按钮,即可恢复默认 值。 3. 分析节点的频率特性波形 按下“Simulate”(仿真)按钮,即可在显 示图上获得被分析节点的频率特性波形。交流 分析的结果,可以显示幅频特性和相频特性两 个图,仿真分析结果如图2.1.9所示。
甲类功放工作原理
甲类功放工作原理
甲类功放是指输出信号波形进行双倍频扩展,而电路工作在放大
范围的50%到100%之间的工作状态。
其工作原理为:输入信号通过
功放管放大后,经过一个滤波器把信号的高频部分滤掉,输出的信号
波形更加平稳,能够保持更加精准的频率和相位关系。
此时,当输出
信号的幅度达到一定程度时,功放工作在甲类状态,即电量输出半周
是正向的,半周是负向的,能够输出更大的功率。
甲类功放原理简单,输出功率高,适用于音响、放大器等广泛领域。
单管(甲类)功放PPT课件
Icm ≤ ICQ
Vcem ≤ VG
在输出信号最大且不失真时,有 于是功放管不失真最大输出功率为
Icm
ICQ ,Vcem
VG
Pom
1 2
ICQ
VG
二、效率 1.电源供给功率为
PG = ICQ VG
可见,电源供给功率与信号无关。
最佳负载电阻为 RL n2RL
式中,n N1 称为变比。N 2
是变压器的匝数比,
合理选择 n,可得管子最佳负载电阻 R'L。
[例 7.2.1] 图中,负载 RL = 8 ,晶体管集电极输出功率 Po=140 mW,集电 极电流 Ic = 31 mA。求:(1)输出变压器 T2 的初级等效电阻 R'L=?(2)要使负载 RL 获得理想的最大功率,T2 的变比 n =?
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
演讲人:XXXXXX 时 间:XX年XX月XX日
3. 画 vCE、iC 波形: 加入信号后,输入信号电压足 够大,动态IB在IB0~IB4之间,即 在Q' ~Q "两点之间移动。得正弦 信号的最大值分别为 Icm和 Vcem, 则功放管集电极输出功率为
Po
I cVce
I cm 2
Vcem 2
1 2 Icm Vcem
可见,输出信号越强,输出功率 Po 越大。
解 (1)因为
Pc Ic2 RL
所以
RL
Po
/I2 c来自140mW /
甲类单管功率放大电路
甲类单管功率放大电路 典型的甲类单管功率放大电路如图Z0402所示。
在图中Rb1和Rb2组成偏置电路;Cb、Ce为交流旁路电容;Tr1、Tr2是输入、出变压器,输出变压器Tr2其初级接晶体管的集电极,次级接负载RL,它的作用 是进行阻抗变换,使放大电路获得最佳负载,从而提高输出效率。
由图Z0402可列出其直流负载线方程: UCE = EC - IE Re GS0402 因为变压器初级的直流电阻rT很小,故可视为短路。
为了充分利用直流电源EC,功放电路中Re一般选的较小(约几Ω),其上的压降也可忽略不计,于是式GS0402为: UCE ≈ EC GS0403 它表明直流负载线是过点(EC,0)且与纵轴几乎平行的直线,如图0403所示,直流负载线与IB对应的那条输出特性曲线的交点即为Q点。
放大电路的交流负载 过Q点作斜率为的直线即得到交流负载线,如图中所示。
由于功放管处于极限运用状态,当忽略UCES 和ICEO 时,由图可见集电极电压变化的幅值Ucm ≈ EC。
电流的幅值Icm = IC ,故,功率管的最大交流输出功率为: 直流电源供给的功率为: 晶体管的集电极最大效率为: 它表明甲类单管放大电路在理想情况下的效率为50%。
实际应用时,为了避免输出信号失真过大,交流动态范围不能太大,应留有充分的余地,再把变压器的损耗考虑在内,实际的效率只有25~35%。
直流电源供给集电极的功率除输出给负载的功率Po外,其余消耗在晶体管的集电结上,即管子的损耗功率:PT=PE - Po GS0408 静态时,Po = 0,则:PT = Pcmax=PE=ECIC=2Pomax GS0409 可见,单管甲类功放电路,静态时管耗最大。
当集电极电流iC减小时,根据电磁感应定律,变压器初级线圈中的感应电压与直流电源电压EC串联相加,使管压降Ucem ≈2EC,因此,甲类功放管的最大允许集电极电压BVCER必须大于2EC。
20W单端纯甲类功放
一幅20W单端纯甲类功放电路图,电路十分简单,所用元件很少。
符合“简洁至上”的原则,用料普通,易于仿制,看到好多的发烧友对单端纯甲类功放感兴趣,不敢独享,特撰写此文,与广大的音响发烧友交流。
原理图如下所示:电路原理和设计思路,整机电路可以分为四部分:输入级:核心电路是由两只BC559组成的差分放大电路,22K对地电阻为三极管的偏置电阻,它的大小同时决定了整个功放的输入电阻。
8.2K电阻是差分对管的公共发射极电阻,决定了差分电路的共模抑制比和本级的静态工作电流。
经过输入级放大的电流在流经1K可调电阻时产生的电压信号,直接输送到下一级。
1UF电容是整机的输入电容,其容量的大小和制造材料对音质的影响很大。
根据理论计算,1UF 的电容与输入电阻22K组成了一个高通滤波电路,它的低端转折频率可以用下式计算:f=1000/(2*3.14*22*1)=7.2HZ。
(在过去将放大器的低端频响定位在20HZ时,还是可接受以的。
现在数码音源大行其道的今天,看来还是高了一些,低端转折频率定在1HZ以下还是可以接受的。
)由于该电容的重要性,一定要选择品质优良的进口音频专用耦合电容,在国产的电容中,新德克的品牌还是值得信任的,经过笔者和朋友的试用,效果令人满意,只是体积稍大了些,在设计电路板时要考虑是否能安装得下。
8.2K电阻决定了输入级的晶体管静态工作电流,可以由下式进行估算(两管值):VCC/8.2K=20/8.2=2.4MA。
由于输入级的晶体管静态工作电流对音质有较大的影响,可以调整该电阻的大小来满足自己的要求。
(晶体管静态工作电流小,信噪比高,但是音质发干,低音单薄。
如果电流大一些,音质温暖,低音厚实,但是晶体管特有的高频噪声和反映在音频内的电流声也会增加,使信噪比下降。
本机取2.4MA还是比较合适的。
)电压放大级:为了简化电路,本机使用一只三极管BD139,采用共射放大电路,还采用了自举电路。
本级的静态电流可以由下式进行估算:VCC/(1.5k+1.5k)=6.8MA。
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Po
I cVce
I cm 2
Vcem 2
1 2 Icm Vcem
可见,输出信号越强,输出功率 Po 越大。
2.功放管最大效率(η:“伊塔”) 为
m
Pom PG
1 2
I CQVG
I CQVG
1 2
50%
即
= 90%
可见,最大不失真输出功率仅为电源供给功率的一半,效率很低。
若考虑 VCES 和 ICEO,则功率管的效率 仅为 40% ~ 45%,如果再考虑变压器的 效率 T(0.75 ~ 0.85),则甲类功放总效率为
2.低频功率放大器按静态工作点的位置可以分:
1. 甲类功放:Q 点在交流负载线的中点。 电路特点:输出波形无失真,但静态电流大,效 率低。
2. 乙类功放:Q 点在交流负载线和 IB = 0 输出特 性曲线交点。
3. 甲乙类功放:Q 点在交流负载线上略高于乙类工 作点处。
7.2.1 电路组成及工作原理 一、电路组成
解 (1)因为
Pc Ic2 RL
所以
RL
Po
/
I
2 c
140
mW /
31 mA2
146
(2)因为 所以
RL n2 RL
n RL / RL 146 / 8 4 3
二、电路工作原理
当 vi = 0,电路处于静态 ,iC = ICQ。因 T2 隔直作用, R L 中无电流,放大器无信号 输出。
为不产生饱和失真和截止失真,忽略 VCE S和 ICEO 时,则功放 管不失真条件为
Icm ≤ ICQ
Vcem ≤ VG
在输出信号最大且不失真时,有 于是功放管不失真最大输出功率为
Icm
ICQ ,Vcem
VG
P源供给功率为
PG = ICQ VG
可见,电源供给功率与信号无关。
7.2 单管功率放大器
7.2 单管功率放大器
7.2.1 电路组成及工作原理 7.2.2 输出功率及效率
本节学习目标
1 、 理解单管功率放大器的电路组成及工作 原理。
2、掌握输出功率和效率。
上节复习
1、低频功率放大器的性能要求有哪些? 2、低频功率放大器按静态工作点的位置可以分为那几类?
1 、 对功放的要求:信号失真小;有足够的输出功率;效率高;散热性能好 。
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2. 功放管检测与普通三极管类似,但功放管工作电流比较大,因而其 P N 结的 面积也较大。PN 结较大,其反相饱和电流也必然增大。所以,若像测量中小 功率三极管极间电阻那样,使用万用表的 R 1 k 挡测量,必然测得的电阻值 很小,好像极间短路一样,所以通常使用 R 10 k 或 R 1 k 挡检测功放管 。
IC = VG / ( Rc + Re ) ∞
结论:通过VG点而垂直于VCE轴 的直线。
过 VG 点作直流负载线,与 IBQ 之交点,
得静态工作点 Q。
7.2.2 输出功率及效率
2.作交流负载线:RL = n2RL 结合以前学过的交流负载线的做 法 ,过 Q 点,作交流负载线 AB。 理想:非常贴近于安全工作区边 界而又不超过安全工作区的一条直线, 使Po最大。
当 v i ≠ 0 ,则 v i → vbe→ ib → ic。经 T2 耦合, R L 有电流 i L ,放大器有信 号功率输出。
7.2.2 输出功率及效率
一、输出功率
图解分析:
1.作直流负载线: 因为T2一次侧线圈直流电阻很小,
直流短路。 Re很小,直流压降可忽 略不计。
VCE = VG IC ( Rc + Re ) 因为 Rc+Re 0 所以 VCE = VG
最佳负载电阻为 RL n2RL
式中,n N1 称为变比。N 2
是变压器的匝数比,
合理选择 n,可得管子最佳负载电阻 R'L。
[例 7.2.1] 图中,负载 RL = 8 ,晶体管集电极输出功率 Po=140 mW,集电 极电流 Ic = 31 mA。求:(1)输出变压器 T2 的初级等效电阻 R'L=?(2)要使负载 RL 获得理想的最大功率,T2 的变比 n =?
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时,失败也是伟大的 ,所以不要放弃,坚持就是正确的。
V 为功率放大管, Rb1、Rb2 和 Re 为分压式电流 负反馈偏置电路, Ce 为射极旁路电容, RL 为负载电阻, T1 和 T2 为输入、输出变压器 ,统称为耦合变压器。
7.2.1 电路组成及工作原理
耦合变压器的作用,一是隔 断直流耦合交流信号,二是阻抗 变换,使功率管获得最佳负载电 阻 R'L,以便向负载 RL 提供最大 功率。
= ·T
通常只有 30% ~ 35%。
结论,甲类功放电路优点是输出波形失真小;缺点是无信号时,电源供给功率 全部转换成热能,因此效率低。
工程应用
1. 功率放大器有一部分电能消耗在功放管上,产生损耗使功放管发热,热的积 累将使晶体管性能恶化,甚至烧坏,为保证功放管安全可靠地工作,通常功 放管集电极有金属散热外壳,另外通常需要给功放管安装散热片和采取过载 保护措施。