DOC《第五章 功率放大电路》

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2π. (3)丙类放大(c类放大) 功率管的导电角小于半个周期,即0<

θ <

π 5.提高效率的主要途径 效率η是负载得到的有用信号功率(即输出功率Po)和电源供给的直流功率(PV)的比值. 要提高效率,就应消耗在晶体管上的功率PT ,将电源供给的功率大部分转化为有用的信号输出功率. 在甲类放大电路中,为使信号不失真,需设置合适的静态工作点,保证在输入正弦信号的一个周期内,都有电流流过三极管. 当有信号输入时,电源供给的功率一部分转化为有用的输出功率,另一部分则消耗在管子(和电阻)上,并转化为热量的形式耗散出去,称为管耗. 甲类放大电路的效率是较低的,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%. 提高效率的主要途径是减小静态电流从而减少管耗. 静态电流是造成管耗的主要因素,因此如果把静态工作点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.实现上述设想的电路有乙类和甲乙类放大. 乙类和甲乙类放大主要用于功率放大电路中.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. 5.2 乙类互补对称功放的组成原理(2学时) 主要内容: 本节主要介绍了乙类互补对称电路工作原理. 基本要求: 要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT的选择. 教学要点: 乙类互补对称电路 电路组成: 互补对称电路如图1所示. 图1 两个射级输出器组成的互补对称电路 该电路是由两个射极输出器组成的.图中,T1和T2分别为NPN型管和PNP型管,两管的基极和发射极相互连接在一起,信号从基极输入,从射极输出,RL为负载. 工作原理: (a) 乙类放大电路:由于该电路无基极偏置,所以vBE1 = vBE2 = vi .当vi =0时,T

1、T2均处于截止状态,所以该电路为乙类放大电路. (b) 互补电路:考虑到BJT发射结处于正向偏置时才导电,因此当信号处于正半周时,vBE1 = vBE2 >

0 ,则T2截止,T1承担放大任务,有电流通过负载RL;

这样,一个在正半周工作,而另一个在负半周工作,两个管子互补对方的不足,从而在负载上得到一个完整的波形,称为互补电路.互补电路解决了乙类放大电路中效率与失真的矛盾. (c)互补对称(OCL)电路: 为了使负载上得到的波形正、负半周大小相同,还要求两个管子的特性必须完全一致,即工作性能对称.所以图1所示电路通常称为乙类互补对称电路. 双电源乙类互补对称电路又称为OCL电路. 2. 乙类互补对称功放的图解分析 功率放大电路的分析任务是求解最大输出功率、效率及三极管的工作参数等. 分析的关键是vo的变化范围. 在分析方法上,通常采用图解法,这是因为BJT处于大信号下工作. 图3(a)表示在vi为正半周时T1的工作情况. 图中假定,只要vBE1= vi >

0,T1就开始导电,则在一周期内T1导电时间约为半周期.随着vi的增大,工作点沿着负载线上移,则io = iC1增大,vo 也增大,当工作点上移到图中A点时,vCE1 =VCES ,已到输出特性的饱和区,此时输出电压达到最大不失真幅值 Vomax . 图3 乙类互补对称功放的图解分析 根据上述图解分析,可得输出电压的幅值为 Vom = IomRL = VCC - VCE1 其最大值为 Vommax= VCC - VCES . T2管的工作情况和T1相似,只是在信号的负半周导电. 两管的工作情况: 为了便于分析两管的工作情况,将T2的特性曲线倒置在T1的右下方,并令二者在Q点,即vCE = VCC处重合,形成T1和T2的所谓合成曲线,如图3(b)所示.这时负载线通过VCC点形成一条斜线,其斜率为 -1/RL. 显然,允许的io的最大变化范围为2Iom, vo的变化范围为2Vom=2IomRL=2(VCC-VCES). 若忽略管子的饱和压降VCES ,则Vommax ≈ 2VCC . 根据以上分析,不难求出工作在乙类的互补对称电路的输出功率、管耗、直流电源供给的功率和效率. 3.功放的最大输出功率 (1) 输出功率的一般表示式 输出功率是输出电压有效值Vo和输出电流有效值Io的乘积(也常用管子中变化电压、变化电流有效值的乘积表示).所以 (2) 最大输出功率的表达式 乙类互补对称电路中的T