低频功率放大电路

第九章 低频功率放大电路

一个实用的放大器一般通常包括三个部分：

输入级：与信号源相连，要求输入电阻大，噪声低，共摸抑制能力强，阻抗匹配等。

中间级：主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压。

输出级：主要要求向负载提供足够大和功率，以便推动负载，所以功率放大电路的主要任务是放大信号的功率。 §1 低频功率放大电路概述 一、分类

按放大信号的频率分

低频功率放大电路：用于放大音频范围(几十赫兹～几十千赫兹) 高频功率放大电路：用于放大射频范围(几百千赫兹～几十兆赫兹) 按功率放大电路中晶体管导通时间的不同 甲类功率放大电路：它的主要特征是在输入信号的整个周期内，晶体管均导通，有电流流过。

乙类功率放大电路：它的主要特征是在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通，有电流流过。

甲乙类功率放大电路：它的主要特征是在输入信号的整个周期内，管子导通时间大于半周而小于全周。

丙类功率放大电路：它的特征是管子导通时间小于半个周期。 在甲类功率放大电路中，由于在信号全周期内管子均导通，故非线性失真较小，但输出功率和效率均低，因而在低频功率放大器中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。

二、功率放大器的特点

1．输出功率要足够大

如输入信号是某一频率的正弦波，则输出功率表达为

o o o U I P =

式中o I 、o U 均为有效值。如用幅值表示，2/m o I I =、2/m o U U =代入上式有

m

m o U I P 21

=

式中I m 、U m 均为负载R L 上的正弦信号的电流、电压的幅值。 2．效率要高

%

100⨯=E

o P P

η 3．非线性失真要小 三、提高输出功率的方法

1．提高电源电压

输出功率取决于三极管输出电流和输出电压。提高电源电压可增大输出电压和输出电流。但要注意。

max ce CEO U BU > max c cm I I > max c cm P P >

2．改善器件的散热条件

四、提高效率的方法

CQ

CC o I U P 41

= CQ

CC E I U P =

E o

P P =η=25%

1．改变功放管的工作状态

将静态工作点Q 下移，这时三极管只在半个信号周期内导通，另半个周期

处于截止状态，即导通角

180=θ，工作在乙类放大状态。 2．选择最佳负载

§2 互补对称功率放大电路

一、双电源互补对称电路(OCL 电路) Output Capacitor Less —OCL 1．电路的组成和工作原理

电路如图所示，V 1为NPN 型三极管，V 2为PNP 型三极管。为保证工作状态良好，要求该电路具有良好的对称性，即V 1、V 2管特性对称，并且正负电源对称。当信号为0时，偏流为0，它们均工作在乙类放大状态。

由于该电路中两个管子导电特性互为补充，电路对称，因此该电路称为互补对称功率放大电路。 2．指标计算 ⑴输出功率P o

L cem

cm cem cm cem o R U I U I U P 2

212

122=

== 当考虑饱和压降U ces 时，输出的最大电压幅值为：

ces CC cem U U U -=

一般情况下，U cem 总是小于电源电压U CC 值，故引入电源利用系数

CC cem

U U =ξ L CC

L cem o R U R U P 2222121ξ=

=

当忽略饱和压降U ces 时，即ξ=1，输出功率可接下式估算：

L CC

om R U P 221=

⑵电源供给功率P E

在乙类互补对称放大电路中，每个晶体三极管的集电极电流的波形均为半个

周期的正弦波形，它的平均值为。

⎰⎰⎰===π

πωωπωπ0201011)

(sin 21)(211t td I t d i dt i T I cm c T c av cm cm I t I πωππ1][cos 210=

-=

L CC

CC L cem CC cm CC av E R U U R U U I U I P 2

1111πξππ=

===

L CC

E E R U P P 2

122πξ=

=

⑶效率η

ξππξξη42212

2

2===L

CC L

CC

E o R U R U P P

当ξ=1时，效率η最高，即

%

5.784max ≈=π

η

⑶集电极功率损耗P c

)

21

2(22ξξπ-=-=L CC o E c R U P P P

为求最大集电极功率损耗

)2

(2

ξπξ-=L CC c R U d dP

636

.02

≈=πξ

L CC

L CC L CC c R U R U R U P 22

22222max 2)244()212(πππξξπ=-=-=

om

om c P P P 4.04

2max ≈=π

每只管子的功耗为

om om c P P P 2.02

2max

1≈=π

由上可得出在互补对称功率放大电路中选择功率管的原则：

om cm P P 2.0≥ CC ceo U BU 2≥ om cm I I ≥

⑷存在问题 ①交越失真