模拟电子技术ach4功率放大电路.pptx

模拟电子技术 电气工程学院 电工电子基地 张晓冬 Ch4 低频功率放大器 4.0 概述 4.1 甲类功率放大器 4.2 乙类功率放大器 4.3 甲乙类功率输出级 4.0 概 述 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使 输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。 电压放大器与功率放大器的区别： 1. 任务不同：电压放大—不失真地提高输入信号的幅度，以 驱动后面的功率放大级，通常工作在小信号状态。 功率放大—信号不失真或轻度失真的条件下提高输出功率，通常工作在大信号状态。 2. 分析方法：电压放大—采用微变等效电路法和图解法 功率放大—图解法  实例—典型的收音机电路 变频 低放 中放 功放 Ic=0.5mA Ic=2mA Ic=20mA Ec=6V Po=30mW 电源供给的功率： PDC=EcIc=120mW 转换效率： 电源供给的能量大多数以管耗的形式消耗掉，通常功放电路中的工作管必须加散热片。  功率放大电路中的一些特殊问题 1. 要求尽可能大的输出功率。管子工作在极限的工作状态。 2. 效率  = 负载得到的有用信号功率Po 电源供给的直流功率PDC 3. 非线性失真要小。 在大信号状态工作必然引起失真的问题，这就存在增大输出功率和失真严重的矛盾，这就要求在电路结构上进行改进，尽可能大的提高输出功率，减小非线性失真。 4. 半导体三极管散热的问题  常见功放的静态工作状态 甲类 乙类 甲乙类 4.1 甲类功率放大器  T1—射极跟随输出  T2—恒流源偏置电路，提供一个固定的偏流，有源负载  双电源供电使静态工作时Uo=0 静态： 1.由恒流源提供一个稳定的ICQ. 2. IBQ=ICQ/ 3. UCEQ=Ec  射极跟随甲类输出级的结构  射极跟随甲类输出级的工作原理 设输入Ui为一正弦信号 当Ui0时，输出电压Uo的最大峰值为： Uom=Ec-Uces1 ≈ Ec 输出电压的有效值为： 当Ui0时，输出电压Uo的最大峰值为： Uom= -Ec +Uces2 +IcQR2≈ -Ec 输出电压的有效值为： Uces1 (2Ec -Uces2 -IcQR2)  射极跟随甲类输出级的工作原理 输出功率Po: 直流电源提供的功率PDC: 转换效率： （最高） 效率低原因：静态电流造成的管耗较大，如果将Q下移，使信号等于零时，电源的输出等于零或很小，信号增大时，电源供给的功率增大，这样便可解决效率低的问题。 集电极最大功耗： 4.2 乙类功率放大器  电路组成 由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为 OCL互补功率放大电路。  电路工作原理 当vi=0即静态时，vo=0 当vi 处于正半周时，T1导通，T2截止,流过RL的电流为ie1; 当vi 处于负半周时，T1截止，T2导通,流过RL的电流为ie2 。 由于管子的对称性， ie1 = ie2 ，在负载上获得完整的正弦波形。  电路工作原理 当输入信号处于正半周时，且 幅度远大于三极管的开启电压，此 时NPN型三极管导电。有电流通过 负载RL，按图中方向由上到下，与 假设正方向相同。 当输入信号为负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电。有电流通过负 载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周，一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。  功率分析 1. 交流输出功率Po 输入信号正半周，输出电压的峰值Vom=VCC-Vces1 ≈ VCC 输入信号负半周，输出电压的峰值Vom=-VCC-Vces1 ≈ -VCC 2. 电源提供的直流功率PVCC 每管工作半周的平均电流为： 3. 效率 4. 集电极的最大功耗Pcmax 可推得： 例：Pomax=1W 甲类： Pcmax=4W→ 大功率管 →必须加散热片 →体积增大 乙类： Pcmax=0.2W —中功率管 0.1W以下—小功率管 乙类功率放大器  存在问题 当输入信号Ui在0~Ube之间变化时，不足以克服死区电压，三极管不导通电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。 4.3 甲乙类功率放大器 为解