模电课件17第三章功放.ppt
2019/2/20,模电课件,2功率放大器工作状态的分类,(1) 甲类（A类）工作状态,（a） 甲类功放的转移特性,Q,功率管在输入信号的一周期内都导通,晶体管导通角1800,34 功率输出级电路,1功放的特点和指标 略,输出功率大，效率高,2019/2/20,模电课件,2功率放大器工作状态的分类,(2) 乙类(B类) 工作状态,Q,（b） 乙类功放的转移特性,晶体管只在输入信号正半周工作在放大区(导通),晶体管导通角900,2019/2/20,模电课件,(3) 甲乙类(AB类) 工作状态,晶体管在信号的大半周期间导通，导通角1800900,2019/2/20,模电课件,(4)丙类(C类) 工作状态,输出信号电流波形只有一个尖顶，导通角900,2019/2/20,模电课件,UCEQ+ICRLEC,3甲类放大器的输出功率,uCE,iC,（1）电源提供的平均功率PE为,PE =ECICQ,最大不失真输出电压的幅度,最大不失真输出电流的幅度,（3）甲类功放的最大效率为,（2）电路可能的最大交流输出功率POmax,实际上由于饱和压降UCES和穿透电流ICEO等因素的影响，甲类功放的最大效率总是小于25%,2019/2/20,模电课件,3甲类放大器的输出功率,（4）晶体管的最大管耗PTmax,PTmax=PEPomin,PT=PEPo,0,PTmax=PE,=ECICQ,输入信号为零时，负载和晶体管消耗全部直流功率，晶体管的管耗最大；而当最大输出时，晶体管的管耗最小，,Rc为最佳匹配时，输出功率才有可能达到最大交流输出功率POmax。,2019/2/20,模电课件,2019/2/20,模电课件,342 互补推挽乙类功率放大器,1 电路的构成及原理,（1） 电路组成,T1：与RL射随器,T2：与RL射随器,NPNPNP管互补射极输出器（也称为OCL功放）,UBE1UBE2,静态时ui=0,uo=0,（2）工作原理分析：,当信号处于正半周时，ui0，T1导通 T2截止,输出电压u0=ic1RLui,当信号处于负半周时，ui0， T2导通 T1 截止,输出电压u0= -ic2RLui,T1和T2轮流导电、交替工作，组成推挽式电路,2019/2/20,模电课件,（3）传输特性,死区,跟随区,i死区：ui=0,±0.5V范围,产生非线性失真交越失真,ii跟随区：,uiu0,ui UBE1正跟随区,ui UBE1负跟随区,线性区域,iii饱合区 uo=ECUCE1(sat) uo=-EE+UCE2(sat),饱合区: 产生非线性失真消波失真,2019/2/20,模电课件,（4）甲乙类互补推挽电路,消除交越失真方法：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。,D1 、D2和R构成偏置电路,+ UD1 _,+ UD1 _,UD 1=UBE1=UON1 UD 2=UBE2=UON2,由于静态偏置电流较小，其工作原理和分析方法与乙类近似相同,2019/2/20,模电课件,IC1=0,VCE1=EC,静态工作点：Q,EC= -EE,（5）乙类互补推挽放大器的图解分析,交流负载线：过Q点，斜率为-1/RL的直线,静态工作点：Q,IC2=0,VCE2= -EE,交流负载线：过Q点，斜率为-1/RL的直线,UCES,UCES,EC= -EE,（1）输出功率,最大不失真输出电压,(Uom)max=EC UCES,最大不失真输出电流,(Iom)max=(Uom) max /RL,最大不失真输出功率,EC UCES,(Uom)max EC,D,2019/2/20,模电课件,所以一个周期的平均功率损耗（管耗）为,（2）单管最大平均管耗PT1max,T1管的瞬时管压降 uCE1,-EE,流过T1管的瞬时电流：,=ECuo,ic1=uo / RL,若设输出电压为u0=Uomsint ，则有,平均管耗PT1与Iom是非线性关系,如果令dPT1 /dIom=0可求出： 当I0m =2EC /RL时，或U0m=2EC /0.63EC时,如果乙类互补对称电路的最大输出功率POmax=10W,PT1max=2W,则具体在电路设计中应选择最大管耗PCM2W的晶体管T1和T2。,2019/2/20,模电课件,（3）最大可能管耗(最大瞬时管耗),单管T1的瞬时功耗为,Pc= uCE1 iC1,(EC- iC1RL),=(EC- iC1RL) iC1,=ECiC - iC2 RL,令dPc /diC=0, 可求得当 iC=EC/2RL 时，单管最大可能管耗为,PC max=EC2 / 2RL - EC2/4RL,PC max=0.5POmax,PC max=EC2 / 4RL,单管T1的瞬时功耗为单管最大可能管耗是最大输出功率的二分之一。,最大可能管耗发生在负载线中点处。,2019/2/20,模电课件,（4）直流电源供给的最大功率PEmax,电源EC（或EE）供给T1（或T2）的平均电流,电源供给的最大功率为：,max,(Iom) max,PE max Pomax+2PT1max,2019/2/20,模电课件,（5）最大效率max,实际效率,（6）功率BJT管的选择,(1)每只BJT的最大允许管耗PCM必须大于PT1max=02Pomax 。,(2)考虑到当T2接近饱和导通时，-uCE2 0，此时T1管的uCE l具有最大值，且等于2EC。因此，应选用BUCEO2EC的管子,(3)通过BJT的最大集电极电流为ECRL，所选BJT的ICM一般不宜低于此值,2019/2/20,模电课件,例35 功放电路如图所示，设EC12V，RL=8 ，BJT的极限参数为ICM=2A，BUCEO =30V，PCM =5W。试求：(1)最大输出功率Pomax值，并检验所给BJT是否能安全工作? (2)放大电路在06时的输出功率Po值,解：(1)求Pomax,最大集电极电流,CE极间最大压降,最大管耗, ICM=2A,BUCEO =30V, PCM =5W,能安全工作,2019/2/20,模电课件,作业：P132 3.13 3.14,2019/2/20,模电课件,343 其他乙类推挽功率放大器,+ uo -,RL,EC,ui,Rb1,Rb1,T2,T1,Re,1变压器耦合推挽功放,（1）电路结构,T1和T2 NPN 同型号、相同特性,基极偏置电路EC,Rbl和Rb,消除交越失真,T1和T2工作在甲乙类状态,Tr1,u1/uL=N1/N2,ic1/iL=N2 /N1,设变压器Tr2的初级绕组总匝数为2N1，次级绕组匝数为N2,ui1= -ui2,u1 / ic1 =(N1/N2)2uL / iL,令：u1/ic1=R'L,R'L1,uL /iL= RL,RL,负载RL折合到初级绕组上半部分的等效电阻R'L1,R'L1=(N1/N2)2RL,R'L2=(N1/N2)2RL,Tr2具有阻抗变换的作用,可通过调节N1/N2来实现最佳负载阻抗R'L，得到最大不失真功率,2019/2/20,模电课件,+ uo -,RL,EC,ui,Rb1,Rb1,T2,T1,Re,（2）工作原理分析,体积大、价格贵、低频响应差、本身有损耗，而且由于漏感和寄生电容的存在，使经过变压器引入深度负反馈时极易引起自激振荡。,2019/2/20,模电课件,ui,T2,T1,RL,+ uo -,EC,R,Re,T1,2单电源互补推挽功放,Rc,R1,R2,uo1,T1、R1 、R2和Rc 、Re为前置放大器,R 、D1、D2为T2和T3基极提供偏置减小交越失真,静态时，,C,C被充电至EC2,OTL功放,EC2,2019/2/20,模电课件,OTL功放,OCL功放,大电容，单电源,无电容，双电源,2019/2/20,模电课件,2019/2/20,模电课件,344 达林顿组态(也称复合管）,正确的复合管应该满足以下几个条件：,内部电极相连处不能造成电流流向的冲突。, 两进一出为NPN，一进两出为PNP,C,B,E,C,B,E,2019/2/20,模电课件,C,B,E,E,B,C,2019/2/20,模电课件,T2,T1,2019/2/20,模电课件,2019/2/20,模电课件,作业：P132 3.16,
