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第4章功率放大电路课件.ppt

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第4章功率放大电路课件.ppt

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互补对称功率放大电路
改进型OCL电路
概述
* 集成功放及其应用
小结


Pomax大,三极管工作在尽限状态
=Pom/PV要高
非线性失真要小
特点:
晶体管的散热与保护问题
分析方法----图解法
本章主要阐明功率放大电路的组成、最大输出功率和效率的估算、以及集成功放的应用。
功率放大电路是在电源电压确定情况下,以输出尽可能大的不失真的信号功率和具有尽可能高的转换效率为组成原则,功放管常常工作在尽限应用状态。
(功放的输入信号幅值较大,分析时应采用图解法)
最大输出功率Pom
功率放大电路的主要技术指标是最大输出功率和转换效率:
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。在输入为正弦波且输出基本不失真条件下,输出功率是交流功率,表达式为Po=IoUo,式中Io和Uo均为交流有效值。最大输出功率Pom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。
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。电源提供的功率是直流功率,其值等于电源输出电流平均值与其电压之积。
从能量控制和转换的角度看,功率放大电路与其它放大电路在本质上没有根本的区别;只是功放既不是单纯追求输出高电压,也不是单纯追求输出大电流,而是追求在电源电压确定的情况下,输出尽可能大的功率。因此,从功放电路的组成和分析方法,到其元器件的选择,都与小信号放大电路有着明显的区别。
放大电路的工作状态
甲类(=2)
t
iC
O
IcM

2
ICQ
t
iC
O
IcM

2
ICQ
乙类(=)
t
iC
O
IcM

ICQ
2
甲乙类(<<2)
Q
uCE
iC
O
t
iC
O
Q
Q
乙类工作状态失真大,静态电流为零,管耗小,效率高。
甲乙类工作状态失真大,静态电流小,管耗小,效率较高。
甲类工作状态失真小,静态电流大,管耗大,效率低。

+VCC
RL
C1
+
RB
uce=uo
uCE
iC
O
t
iC
O
Q
IcM
UceM
设“Q”设置在
交流负载线中点
VCC
IC


(1)
共射放大电路输出功率很小,且由于电源提供的功率始终不变,使得效率也很低,可见其不宜作为功率放大电路。

(OCL—OutputCapacitorless)
电路组成及工作原理
RL
T1
T2
+VCC
+
ui

+
uo

VCC
ui>0T1导通T2截止
iC1
io=iE1=iC1,uO=iC1RL
ui<0T2导通T1截止
iC1
io=iE2=iC2,uO=iC2RL
ui=0T1、T2截止
目前使用最广泛的是无输出变压器的功率放大电路(OTL电路)和无输出电容的功率放大电路(OCL电路)。本节以OCL电路为例,介绍功率放大电路最大输出功率和转换效率的分析计算,以及功放中晶体管的选择。
电路存在的问题:
当输入电压小于死区电压时,三极管截止,引起交越失真。
交越失真
输入信号幅度越小失真越明显。
RL
T1
T2
+VCC
+
ui

+
uo

VCC
为了消除交越失真,应当设置合适的静态工作点,使两只晶体管均工作在临界导通或微导通状态。即晶体管工作在甲乙类状态。

功率放大电路最重要的技术指标是电路的最大输出功率Pom及效率。为了求解Pom,需首先求出负载上能够得到的最大输出电压幅值。当输入电压足够大,且又不产生饱和失真时,电路的图解分析如右图所示。图中Ⅰ区为T1管的输出特性,Ⅱ区为T2管的输出特性。因Q点在横轴上,因而最大输出电压幅值等于电源电压减去晶体管的饱和压降,即(VCC-UCES)。
OCL电路
OCL电路的图解分析
转换效率
在理想情况下,即饱和管压降可忽略不计的情况下
应当指出,大功率管的饱和管压降常为2~3V,因而一般情况下都不能忽略饱和管压降,即不能用上面理想情况下的式子来计算电路的最大输出功率和效率。