文档介绍：本章以分析功率放大电路的输出功率、效率和非线性失真之间的矛盾为主线,逐步提出解决矛盾的措施。在电路方面,以互补对称功率放大电路为重点进行较详细的分析与计算,并介绍了集成功率放大器实例。第9章功率放大电路Chapter 9: Low Frequency Power 放大的主要特点如前所述,放大电路实质上都是能量转换电路。从能量控制的观点来看,功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。但是,功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务是不同的。对电压放大电路的主要要求是使负载得到不失真的电压信号,讨论的主要指标是电压增益、输入和输出阻抗等,输出的功率并不一定大。而功率放大电路则不同,它主要要求获得一定的不失真(或失真较小)的输出功率,通常是在大信号状态下工作,因此,功率放大电路包含着一系列在电压放大电路中没有出现过的特殊问题。一、功率放大电路主要特点功率放大电路包含着一系列在电压放大电路中没有出现过的特殊问题,这些问题是:,因此直流电源消耗的功率也大,这就存在一个效率问题。所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源提供的直流功率的比值。这个比值越大,意味着效率越高。,所以不可避免地产生非线性失真。,在功率放大电路中,为了输出较大的信号功率,管子承受的电压要高,通过的电流要大,功率管损坏的可能性也就比较大,所以功率管的损坏与保护问题也不容忽视。从前面的讨论中可知,在电压放大电路中,输入信号在整个周期内都有电流流过放大器件,这种工作方式通常称为甲类放大。甲类放大的典型工作状态如图(a)所示,此时iC≥0。在甲类放大电路中,电源始终不断地输送功率,在没有信号输入时,这些功率全部消耗在管子(和电阻)上,并转化为热量的形式耗散出去。当有信号输入时,其中一部分转化为有用的输出功率,信号愈大,输送给负载的功率愈多。可以证明,即使在理想情况下,甲类放大电路的效率最高也只能达到50%。 功率放大电路的三种工作状态(a)甲类(b)甲乙类(c)乙类(a)(b)(c)二、功率放大电路提高效率的主要途径怎样才能使电源供给的功率大部分转化为有用的信号输出功率呢?从甲类放大电路中知道,静态电流是造成管耗的主要因素。如果把静态工作点Q向下移动,使信号等于零时电源输出的功率也等于零(或很小),信号增大时电源供给的功率也随之增大,这样电源提供给功率及管耗都随着输出功率的大小而变,也就改变了甲类放大时效率低的状况。利用图(b)、(c)所示工作情况,就可实现上述设想。在图(b)中,有半个周期以上iC>0;图(c)中,一周期内只有半个周期iC>0,它们分别称为甲乙类和乙类放大。甲乙类和乙类放大主要用于功率放大电路中。甲乙类和乙类放大,虽然减小了静态功耗,提高了效率,但都出现了严重的波形失真,因此,既要保持静态时管耗小,又要使失真不太严重,这就需要在电路结构上采取措施。 功率放大电路的三种工作状态(a)甲类(b)甲乙类(c)乙类(a)(b)(c),虽然管耗小,有利于提高效率,但存在严重的失真,使得输入信号的半个波形被削掉了。如果用两个管子,使之都工作在乙类放大状态,但一个在正半周工作,而另一个在负半周工作,同时使这两个输出波形都能加到负载上,从而在负载上得到一个完整的波形,这样就能解决效率与失真的矛盾。怎样实现上述设想呢?下面来研究一下图(a)所示的互补对称电路。一、OCL乙类互补对称电路(即无输出电容器Output Capacitorless的缩写)。1、电路组成:下图(a)所示的互补对称电路。++iiiRTTuu+V-o--+ui-+uo-+ui-+uo-RLRL+VCCT1T2-VCC(a)(b)(c)图两射极输出器组成的基本互补对称电路(a)基本互补对称电路(b)由NPN管组成的射极输出器(c)由PNP管组成的射极输出器