5.1-5.4 概述 甲类 乙类 甲乙类功率放大电路

Pom
PV
PV = ICC（AV）•VCC
2.功放的分析方法
因为功放的输出电压和输出电流幅值均很大，功放管的 非线性不可忽略，所以在分析功放电路时，不能采用仅适 用于小信号的交流等效电路法，而应采用图解法。
二、功放的主要类型
在放大电路中，当输入信号为正弦波时，若BJT在 信号的整个周期内均导通（导通角θ=360o），则称之工 作在甲类状态；若BJT仅在信号的半个周期内导通（导 通角θ=180o），则称之工作在乙类状态；若BJT在信号 的多半个周期内导通（导通角θ= 180o ~360o），则称之 工作在甲乙类状态。
一、功放的主要技术指标和分析方法 1.主要技术指标
(1)最大输出功率Pom:在输入信号为正弦波，且输出基 本不失真情况下，负载上能够获得的最大交流功率。
Pom
U
2 om
RL
最大不失真输出电压有效值
Pom U 0 I0
交流有效值
1.主要技术指标
(2)转换效率：功放的最大输出功率Pom与直流电源所提 供的平均功率PV之比。
＋
＋VCC→T1→RL→地 ， uo≈ ui
输入电压的负半周：
地→RL →T2 → －VCC， uo≈ ui
实现两只管子交替导通，两路电源交替供电，输出与 输入双向跟随。
U om
VCC
U CES 2
Pom
U
2 om
RL
(VCC
UCES )2 2RL
78.5%
4
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。
约为图中矩形面积
2.最大输出功率
Pom
I CQ 2
VCC 2
1 2
I V CQ CC
约为图中三角形面积
3.转换效率
Pom
50%
甲类功放最大效率为50%
PV
5.3 乙类推挽功率放大电路
1. 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 iB
0
u BE
U om
VCC
U CES 2
信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。 两只管子交替工作，称为“ 推挽 ”。设 β为常量，则负载
( C 放电)。
U om (VCC
2) U CES 2
实现两只管子交替导通，输出与输入双向跟随。
注：C 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。
3. 无输出电容的功率放大电路(OCL电路)
乙类双电源互补对称功率放大电路
静态时，UEQ＝ UBQ＝0。uo= 0
输入电压的正半周：
5.4 甲乙类互补对称功率放大电路
1. 基本OCL电路存在交越失真
基本OCL电路存在交跃失真，即ui Uth时，T1和T2管均处于截 止状态，负载RL上无电流通过，输出电压u0 0,出现一段死区。
信号在零附近两 只管子均截止
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。
工作原理：
u I 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。
3. 求解输出功率和效率的方法
在已知RL的情况下，先求出Uom，则 然后求出电源的平均功率，
Pom
U
2 om
RL
PV IC(AV) VCC
iC m a x
VCC RL
ICM
uCE max
2VCC
U CEO(BR)
在输出功率最大时，因管压降最小， 故管子损耗不大；输出功率最小时，因 集电极电流最小，故管子损耗也不大。
管子功耗与输出电压峰值的关系为
P T
1 2π
π 0
(VCC
U OM
sin
t) UOM RL
sin
td
t
PT对UOM求导，并令其为0，可得
如果电路中的BJT工作在甲类状态，则称该电路为甲 类功率放大电路，简称甲类功放；如果电路中的BJT工 作在乙类状态，则称该电路为乙类功率放大电路，简称 乙类功放；如果电路中的BJT工作在甲乙类状态，则称 该电路为甲乙类功率放大电路，简称甲乙类功放。
5.2 单管甲类变压器耦合功率放大电路
1. 直流电源提供的功率 PV =ICQVCC
静态：U B1、B2 U R2 U D1 U D2 U B1、B2 U th1 U th2 T1、T2微导通 有微小基极 电流I B1、I B2 调节R2 UE 0 u0 0 uI 按正弦规律变化： rd1、rd 2、R2小 uB1 uB2 uI
工作原理：
uI 0 : uI uBE1 iB1 iE1 RL中有正方向电流iL; uI uBE2 减小到一定时 T2截止。 uI 0 : uI uBE2 iB2 iE2 RL中有反方向电流iL; uI uBE1 减小到一定时 T1截止。
2VCC
PCM
PT max
0.2
VC2C 2RL
U OM
2 π
VCC
0.6VCC
功率BJT的极限参数:
将UOM代入PT的表达式，可得
PTm a x
VC2C π 2 RL
若UCES
0，则Pom
VC2C 2RL
，PTmax
2 π2
Pom
0.2Pom
因此，选择功率BJT时，其极限参数:
ICM iC U CEO(BR)
max
来自百度文库
VCC RL
uCE max
效率 Pom PV
（1）输出功率
U om
VCC
U CES 2
Pom
(VCC
UCES )2 2RL
（2）效率
Pom
(VCC
UCES )2 2RL
PV
1 π
πVCC
0
U CES RL
sin
t
VCCd(
t)
2 VCC (VCC UCES )
π
RL
π
VCC U CES
4
VCC
（3）功率BJT的极限参数
上可获得正弦波。
2. 无输出变压器的功率放大电路(OTL电路)
因变压器耦合功放笨重,自身损耗大,故用一个大电容取代变压器。
输入电压的正半周：
＋VCC→T1→C→RL→地, uo≈ ui
＋
(C 充电)。
输入电压的负半周：
C 的 “＋”→T2→地→RL→ C
“ －”,
静态时，uI
UB
UE
uVoC≈C ui 2
第五章 功率放大电路
5.1 概述 5.2 单管甲类变压器耦合功率放大电路 5.3 乙类推挽功率放大电路 5.4 甲乙类互补功率放大电路
5.1 概述
在实用电路中，要求放大电路的输出级输出一定的功率， 以驱动负载。能够向负载提供足够信号功率的放大电路称 为功率放大电路，简称功放。
功放不是单纯要求输出高电压、输出大电流，而是要求 在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。