第九章功率放大器

四. 甲类功率放大电路分析
+ VCC
Ic
R b1
RL
Q
IcQ
ui
uce
uce
Q
1.三极管的静态功耗： PT UCEQ ICQ
电源提供的平均功耗：
若
UCEQ
1 2VCC
则
PV VCCICQ PT PRL12VCCICQ
三 极 管 和 负RL载 的电 静阻 态 功 耗 相 等
2.动态功耗（当输入信号Ui时）
输出功率:
iC
Po UoIo
M
功率三角形
Uom Iom
Iom
Q
22
1 2
U
om
I
om
ICQ N
要想PO大，就要 使功率三角形的面积
UCEQ
大，即必须使Uom 和
Uom
Iom 都要大。
最大输出功率:
11 Pom2(2VCC)ICQ
VCC uCE
电源提供的功率
PV2102VCC iCd(t)2 10 2V CC (ICQ Icm sin t)dtVCCICQ
四．三极管的最大管耗
PT1R1L(VCC UomUo4m2) 问：Uom=？ PT1最大, PT1max=？
dP T1 1 (VCCUom) 0
dU om RL 2
Uom
2VCC
0.64VCC
P T1m R a1 L x[V CC 2V CC 1 4(2V C)C 2]
1 RL
V
2 CC
R1
t
ui D 1
uo
交越失真
ui
D2
t
R2
＋ V CC ＋ V C C
Ｔ１ Ｔ １ uo
uo
Ｔ２
RL
RL
Ｔ２
－ V CC
- VCC
4.3 甲乙类互补对称功率放大电路
一. 甲乙类双电源互补对称电路
1.基本原理
＋ VCC
电路中增加 R1、D1、D2、R2支路
例： 扩音系统
信
电
功
号
压
率
提Leabharlann Baidu
放
放
取
大
大
一. 功放电路的主要技术指标
1.最大输出功率 Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。PO IOUO
最大输出功率是在电路参数确定的情况下负载上可能获得的最大 交流功率。
2.转换效率
功率放大电路的最大输出功率与电源所提供的功率之比称为转换
效率。
Pom
T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。
输入输出波形图 ui
uo ´
死区电压
uo
ui
uo
交越失真
＋ V CC
Ｔ１ uo
Ｔ２
RL
－V CC
组合特性分析——图解法
iC1
ui
UCES
Q VCC
UCES
uCE
Uom
iC2
＋ V CC
Ｔ１ uo
Ｔ２
RL
－V CC
负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES
2.管耗PT
一个管子的管耗
1
PT1=2π
0πicuced(t)
ui
=21π0π(VCC uo)R uo Ld(t) 2 1 π0 π(V C C U os m itn )U oR s m Litn d( t)
1 (VCC UomUom2)
RL
4
＋ V CC
Ｔ１ uo
Ｔ２
RL
－V CC
2
2
2
V
2 CC
2RL
0.2VCC2 2RL
0.2Pom
选功率管的原则：
1. PCM PT1max =0.2PoM
PoM
VCC 2 2 RL
ui
2．U(BR)CEO2VCC
3.晶体管的最大集电极电流
I CM
VCC RL
＋ V CC
Ｔ１ uo
Ｔ２
RL
－V CC
乙类互补对称功放的缺点
存在交越失真
ui
9.1 概 述 9.2 乙类互补对称功率放大电路 9.3 甲乙类互补对称功率放大电路
甲乙类双电源互补对称电路 甲乙类单电源互补对称电路
*9.4 集成功率放大器
9.1 概述
什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大后，
往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动 作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。 能输出较大功率的放大器称为功率放大器
两管管耗
PT=2PT1
2 (VCCUomUom2)
RL
4
2 VCCUom1Uom2
RL 2 RL
3.电源供给的功率PE
PV =Po PT
2VCCU om
RL
当
Uom VCC时，PVm
2
VCC2 RL
4.效率 = Po Uom
PV 4 VCC
最高效率max
UomVCC时， m
ax
4
7
8.% 5
效率（）。
Pom 100%
PV
Po: 负载上得到的交流信号功率。 PV ：电源提供的直流功率。
（5）功放管散热和保护问题
三. 功放电路的分析方法
因为功率放大电路的输出电压和输出电流 幅值均很大，功放管特性的非线性不可忽略， 所以在分析功率放大电路时，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。
三、分析计算
1.输出功率Po
Po
=UoIo =
Uo
Uo RL
=
U
2 o
RL
= 1 (Uom )2 RL 2
1 U om 2 2 RL
＋ V CC
最大不失真输出功率Pomax
Uom=VCCUCES
ui
Ｔ１ uo
Pomax1 2(VCC RU LCE)S 2 1 2VR CLC 2
Ｔ２
RL
－V CC
PV
二. 功放电路的特点
（1）输出功率Po尽可能大 （2） 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须
注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM 、 UCEM 、 PCM 。
Ic ICM
PCM
uce UCEM
(3) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。
(4) 电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量 减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的
此电路的最高效率：
Pom PV
1 2
(
12VCC)ICQ
0.25
VCCICQ
甲类功率放大器存在的缺点：
• 输出功率小 • 静态功耗大，效率低
五. 双极型晶体管的几种工作状态
甲类：Q点适中，在正弦信号的 iC
整个周期内均有电流流过BJT。
乙类：静态电流为0，BJT只在
正弦信号的半个周期内导通。
ICQ
Ｔ１ uo
Ｔ２
RL
－V CC
二、工作原理（设ui为正弦波）
静态时：
＋ V CC
ui = 0V ic1、ic2均=0（乙 类工作状态） uo = 0V
动态时：
ui
Ｔic１1 uo
ui > 0V ui 0V
T1导通，T2截止 iL= ic1 ;
T1截止，T2导通 iL=ic2
Ｔ２
RL
ic2
－V CC
Q1
甲乙类：介于甲类和乙
类之间，导通角大于180°
小于 360°。
iC
UCEQ
iC
VCC uCE
ICQ
Q2
VCC uCE
ICQ
VCQC3uCE
9.2 乙类互补对称功率放大电路
一. 结构
互补对称： 电路中采用两个晶
体管：NPN、PNP各 u i
一支； 两管特性一致。组
成互补对称式射极输 出器。
＋ V CC