乙类推挽输出级电路与功率放大器

所以
Pcmax=Ec2/2RL-Ec2/4RL=Ec2/4RL
所以有 : Pcmax=0.5Pomax
返回 休息1 休息2
3.4.4 达林顿组态 (1) 达林顿组态的基本电路结构
在集成功率放大电路中，经常采用达林顿连接方式复合成 BJT。
返回 休息1 休息2
3.4.4 达林顿组态
(2) 复合管的构成条件和特点：
c
t
dt
0
1
U0m RL
I0m
Io m I
而两个电源供给的总平均电流为2I
所以 电源供给的最大功率为：PEmax2ImaxEC
而:
I max
1
U 0 m max
RL
1 Ec
RL
P E max
2 Ec2
RL
最大效率：
另外：PE max=Pomax+2PT1max
4 效率η
休息1 休息2
Ec2
uL
ic1/iL=N2/N1
， ic1
N2 N1
iL
返回
(5)变压器耦合推挽功放
ii: 工作原理
ui
iC1
+
ui1
ui1
ui
+
ui2
-
ui2
iC2
iC1
iC2
iL
休息1 休息2
EC iL
uL
返回
3.4.3 输出功率，管耗和效率的分析计算
如 所果 以忽略最交大越不区失，真且输T1出和功T率2 特：性相同，
其中
R
L
Re
//
RL
ⅱ:
Au
hie1
(1hfe1 (1hfe1 )hie2
)(1hfe2 )R'L (1hfe1 )(1hfe2
)R'L
1
ib1
电路仿真1 电路仿真2
ⅲ:
Ai
i0 ib1
ie2 ib1
i0 ie2
Re Re RL
ie2 ib1
而
ie2 ib1
ie1 ib1
ie2 ie1
1 2
正饱合区电压：uo=Ec－UCE1(sat)
负饱合区电压：u0=-Ee+UCE2(sat) 产生非线性失真→消波失真
EC
uBE1
ic1 io=ic1 -ic2
ui uBE2
ic2
uo
-Ee
饱和区
uo
跟 随 区
Uon2 Uon1
跟 随
死区 区
电路仿真
饱和区
ui
返回
1 互补输出级电路及工作原理
(4) 减少交越失真的方法
ⅳ: R0 Re //Ro'
+
ui _
i ie1=ib2 e2 iO
+
Ri
uo _
而 R0
hie 2
hie 1 1 h fe 1
1 h fe 2
继续
休息1
（忽略 rce1 ，rce2）返回 休息2
RL
sin td t
I om
u ce
ic2
1 2
0
Ec U0m R2
sint
U0m2 RL
sin2 t
d t
1 ECU0m U0m2
RL
4
Ec
I0m
1 4
I0m2
RL
休息1 休息2 返回
3 直流电源供给的功率PE
电源 EC（或 Ee）供给电流的平均值
ic
I 1 T
T
i
截止区
(3) 甲乙(AB)类工作状态
静态工作点设置在放大区内，但接
ic
近截至区，在信号的大半周期内三极
·Q
管导通，导通角θ＞1800
(4) 丙(C)类工作状态
静态工作点设置在截至区内，晶体管只
截止区
ic
u BE
饱和区
u BE 饱和区
有在信号正半周的一部分时间内导通，输
出信号电流波形只有一个尖顶，导通角
§3.4 乙类推挽输出级电路与功率放大器
3.4.1 概述 3.4.2 乙类推挽输出级的工作原理 3.4.3 输出功率，管耗和效率的分析计算 3.4.4 达林顿组态
休息1 休息2
返回
3.4.1 概述
休息1 休息2
功率放大器的任务是向额定的负载 RL 输出额定的“不失真”信号功率。
功率放大器的主要指标： 最大输出功率
m a x
P0max PEmax
2RL 2Ec2
4
78.500 ＞实际效率
R
返回
5 最大平均管耗与最大输出功率的关系
因为 Pomax=Ec2/2RL,
PT1max=0.1VEc2/RL
所以 PT1max =0.2(Ec2/2RL )=0.2Pomax 可见如果 Pomax=10W, PT1max=2W, 则 PCM>2W 的 T1 和 T2 管。
uBE1 ui uBE2
1 输出功率：
ic1
P0＝I0U0（有效值）
I0mU0m 22
1 2
I0mU0m
A
最大不失真输出电压: (Uom)max=ECC – UCE(sat)
Uces
D
1/ RL
·Q
Ec
最大不失真输出电流：
(Iom)max=(Uom)max/RL 休息1 休息2
U om
EC
ic1 io=ic1 -ic2
ic1 A
所以：一个周期的平均功率（管耗）
PT 1PmTax1
221E2 Rc 2L0uCEE12
2 c
R iLc
1
d
t
Uces D
若 设 E2 cR2Lu0=0U.1 0ERmcL2sinωt 则有：
·Q
Ec
U om
（P这T 1是选21用 功0放 管E c的依U据0 m之si一n ）t
U0m
6 最大可能管耗
以上的结论是传统观点，只对一切非直接耦合功放都适合，但
对于含有低频的直接耦合功放（或集成功放）来说，还存在着更
大的管耗，把它叫最大功耗 Pcmax。
由于单管 T1 的瞬时功耗为：
Pc=uCEic=(Ec-icRL)ic=Ecic-ic2RL
令 dPc/dic=0, 可求得： ic=Ec/2RL
ui （正半周）＞0，→T1 导通，T2 截至
→u0=ic1RL≈ui
iC1
ui<0 , →T1 截至，T2 导通→u0=-ic2RL≈ui iC2
T1 和 T2 交替工作→推挽
ui 正弦波→u0 正弦波→不同极性的 T1 io
和 T2 互相补偿→互补
休息1 休息2
EC
ic1 io=ic1 -ic2
补推挽放大器，由于静态偏置电流
较小，与乙类相似，分析方法也与
乙类相同。
休息1 休息2
返回
(5)变压器耦合推挽功放
i: 电路结构：
EC
uT1/1i： c1 =N(PNN1/N2)2uL/iL
Fra Baidu bibliotek
T而2：uN1/Pic1N=RL’ ；同极u性 L/i管L= RL
减R少 b1,交RRL越 b’2=:失 (基 N真 1极 /N偏 2)2R置L 电阻，
EC＝Ee， 1 由于 T1 和 T2 互补推挽，
特P静0m性态ax曲工 线 2作I倒点0m置Qma：x
U0m max
IC1＝0，UCE1＝EC
U0m 2maxIC2＝Ec02，UCE2＝Ee
交流负载线2：R点L 斜式 2RQL 点：EC＝Ee
过QA点D，Q斜的率面 为 积–1=/RPL 0的ma直x 线.
· 截止区Q
uBE
θ＜1800 。
返回
3.4.2 乙类推挽输出级的工作原理
１． 互补输出级电路及工作原理
（1） 电路结构
T1：NPN 与 RL→射随器
uBE1
T2：PNP 与 RL→射随器
EC＝－Ee，uBE1＝uBE2
ui uBE2
静态时 u0=0
(2) 工作原理分析：
当输入信号 ui 为正弦波时： ui
ui
ui1 ui2
T1，（T负2 工载作折在合甲到乙初状级态绕。组上
半部分的等效电阻）
Tr1: 输入变压器，中心抽头，
u1
uL
u2
使 ui1=-ui2
电路仿真
Tr2:输出变压器，具有阻抗变换作用设变压器 Tr2 的初级
绕组匝数为 2N1，次级绕组匝数为 N2，
则有：u1/uL=N1/N2
u1
N1 N2
信号在整个周期内晶体管始终工
作在线性放大区域。
截止区
uBE
特点：静态工作点 Q 设置在放大区中部，
输出信号电流正负半周均无失真。
返回
3 晶体管的工作状态
(2) 乙(B)类工作状态：
静态工作点设置在截至区边缘，只有信
ic
饱和区
号正半周晶体管导通，输出信号电流 ic 为半
·Q
波脉动波形，晶体管导通角θ＝1800
ic2 uo
-Ee 电路仿真
返回
1 互补输出级电路及工作原理
(3) 传输特点：
i:
死区：ui=0,±0.5V 范围
产生非线性失真→交越失真
ii: 跟随区：
斜率≈1（因为 ui≈u0），射随器特性
ui>Uon1
→正跟随区
ui<－Uon2, →负跟随区
线性区域
iii: 饱合区：T1 和 T2 轮流饱合
Ic m
UCEQ
EC uce
摆动范围最大，输出功率最大。
Ucm
返回
3.4.1 概述
2 电源提供的功率 PE： 输出功率 P0
晶体管耗散功率 电路损耗功率
―PT
休息1 休息2
PE ＝ P0 ＋ PT
功率放大器的效率：η ＝P0 ／PE
3 晶体管的工作状态
饱和区
ic
放大区
（1） 甲(A)类工作状态：
·Q
EC
方法：为 T1 和 T2 提供一定量的静态 偏置，使其工作在甲乙类工作状态。
电路结构：
+
+
UD1
_
UBE1
-
D1 和 D2 构成偏置电压：
UD1＝UBE1
+
UD
ui
2 _
+
UBE
2 -
UD2＝UBE2
-Ee
T1 和 T2 在 ui=0 时有一个初始的
偏置电压，这种电路称为甲乙类互
电路仿真1 电路仿真2
A：两管的电流方向必须相统一
B：第二只管的发射极必须单独接出
C：复合管的导电类型由第一只
管的导电类型决定
D：复合管β＝β1β2
复合管的错误连接方式
返回 休息1 休息2
（3） 复合管的应用：
常用于输出级，下图为用达林顿管构成的 CC－CC 放大电路。
ⅰ: Ri hie1 (1hfe1)hie2 (1hfe1)(1hfe2)RL'
效率
额定功率下的失真度
1 功率放大器的最大输出功率一般决定晶体管的极限参数和电源电压。
但当电源电压和晶体管确定以后，对一个实际负载输出功率的大小
决定于负载的大小。
ic
由右图可以看出：
EC
RC
当 RC Icm P0
Ic
Q
当 RC V0 m P0
只有当 RC 为最佳电阻时，输出电压和电流
· ·· Q’ Q Q’’ IBQ
ic2 uo
-Ee 电路仿真
I om
u ce
ic2
返回
可2见单管管耗 最PT1大与平Io均m 是管非耗线性PT关1m系ax：
对如T果1 管令来d说PT，/d在Iom输=入0 信号的一个周期内，只有正半周导通，
而可T求1 管出的：瞬当时I管om=压2降Ec：/πRuCLE：1=时EC，－u0 流或过V0Tm=12管Ec的 /π瞬≈时0.6电3E流c 时: ic1=u0/RL