第九 功率放大电路.pptx
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1、教学要求教学要求重重点点:功功率率放放大大电电路路的的组组成成原原则则,各各种种功功放放的的电电路路特特点点和和优优缺缺点点,OCL电电路路的的组组成成、工工作作原原理理、输输出出功功率率和和效效率率的的估估算算及及晶晶体体管管的的选选择。择。难点:难点:因因“大信号、大功率大信号、大功率”,使得功率放使得功率放大电路在电路的组成原则、分析方法、主要大电路在电路的组成原则、分析方法、主要参数等方面和小信号放大电路的不同参数等方面和小信号放大电路的不同,成为初成为初学者学习的难点。所以学者学习的难点。所以,在本章开始就要引导在本章开始就要引导学生深入了解对功率放大电路的基本要求学生深入了解对功率
2、放大电路的基本要求,从从这些基本要求出发来阐明本章的重点内容。这些基本要求出发来阐明本章的重点内容。第1页/共79页(8-2)(1-2)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束例例1:扩音系统扩音系统执行机构执行机构功率放大器的作用:功率放大器的作用:用作放大电路的用作放大电路的输出级输出级,以驱,以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表仪表指针偏转等。指针偏转等。9.1功率放大电路概述功率放大电路概述功功率率放放大大电电压压放放大大信信号号提提取取第2页/共79页(8-3)(1-3)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束例例2:温度控
3、制温度控制R1-R3:标准电阻标准电阻Ua:基准电压基准电压Rt:热敏电阻热敏电阻A:电压放大器:电压放大器Rt TUO T温度调节温度调节过程过程Ub UO1 R1aR2uo Usc+R3Rt功功放放b温控室温控室A+-uo1加加热热元元件件第3页/共79页(8-4)(1-4)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束功率放大电路的特点功率放大电路的特点一、主要技术指标一、主要技术指标1.最大输出功率最大输出功率Pom最大输出功率最大输出功率Pom是在电路参数确定的情况下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。负载上可能获得的最大交流功率。2.转换效率转换效率 功率放大电路的
4、最大输出功率功率放大电路的最大输出功率Pom与电源所提与电源所提供的直流功率供的直流功率PV之比称为转换效率之比称为转换效率。第4页/共79页(8-5)(1-5)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束三、功率放大电路的分析方法三、功率放大电路的分析方法图解法图解法二、功率放大电路中的晶体管二、功率放大电路中的晶体管功放电路中电流、电压要求都比较大,必须注意电路参功放电路中电流、电压要求都比较大,必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值数不能超过晶体管的极限值:ICM、U(BR)CEO 、PCM。第5页/共79页四、与电压放大电路的比较:四、与电压放大电路的比较:1.电压放大电路:电压放大电
5、路:任务:任务:使负载上获得尽可能大的不失真的电压信号。使负载上获得尽可能大的不失真的电压信号。三极管工作状态三极管工作状态:小信号小信号分析方法:分析方法:微变等效电路微变等效电路2.功率放大电路:功率放大电路:任务:任务:在允许的失真限度内尽可能地向负载提供足够在允许的失真限度内尽可能地向负载提供足够大的功率。大的功率。三极管工作状态三极管工作状态:大信号大信号分析方法:分析方法:图解法图解法第6页/共79页2.按耦合方式不同分按耦合方式不同分变压器耦合功率放大电路变压器耦合功率放大电路阻容耦合功率放大电路阻容耦合功率放大电路直接耦合功率放大电路直接耦合功率放大电路 乙类和甲乙类都减小了静
6、态功耗,提高了效率,但都出现了严重的波形失真,因此采用互补对称功率放大电路。第7页/共79页(8-8)(1-8)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束功率放大电路的组成功率放大电路的组成一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路图小功率共射放大电路的输出功率和效率的分析第8页/共79页(8-9)(1-9)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束静态时,直流电源提供的功率为ABCO的面积集电极Rc上的功率为QBCD的面积晶体管集电极的耗散功率为AQDO的面积在有信号输入时,直流电源提供的功率为ABCO的面积负载上可能获得的最大交流功率为第9页/
7、共79页(8-10)(1-10)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束为QDE的面积RL越小,交流负载线效率越陡,输出功率越小,效率越低。第10页/共79页如何解决效率低的问题?如何解决效率低的问题?办法:办法:降低降低Q点。点。既降低既降低Q点又不会引起截止失真的办法:点又不会引起截止失真的办法:采用采用推挽输出电路,推挽输出电路,或或互补对称射极输互补对称射极输出器。出器。缺点:缺点:但又会引起截止失真。但又会引起截止失真。第11页/共79页(8-12)(1-12)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束图单管变压器耦合功率放大电路二、变压器耦合功率放大电路二、变压器耦合功率放大
8、电路1.甲类功率放大电路第12页/共79页(8-13)(1-13)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束静态时,直流电源提供的功率为全部为晶体管集电极的耗散功率。第13页/共79页(8-14)(1-14)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束2.乙类推挽功率放大电路图变压器耦合乙类推挽功率放大电路第14页/共79页乙类推挽电路信号的正半周信号的正半周T1导通、导通、T2截止;负半周截止;负半周T2导通、导通、T1截止。截止。两只管子交替工作,称为两只管子交替工作,称为“推挽推挽”。设。设为常量,则负载为常量,则负载上可获得正弦波。输入信号越大,电源提供的功率也越大。上可获得正弦波。
9、输入信号越大,电源提供的功率也越大。第15页/共79页(8-16)(1-16)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束图变压器耦合乙类推挽功率放大电路第16页/共79页3、功率放大电路的分类:、功率放大电路的分类:按功放管工作状态不同按功放管工作状态不同分为:分为:甲类、乙类、甲甲类、乙类、甲乙类、丙类。乙类、丙类。甲类:甲类:导通角导通角;在在正弦交流信号的一个周期正弦交流信号的一个周期内,三极管均导通,效率内,三极管均导通,效率低,仅为低,仅为25。乙类:乙类:导通角导通角;三;三极管在半个周期内导通。极管在半个周期内导通。甲乙类:甲乙类:导通角导通角第17页/共79页(8-18)(1
10、-18)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束三、无输出变压器的功率放大电路三、无输出变压器的功率放大电路图电路第18页/共79页(2)OTL电路 输入电压的正半周:输入电压的正半周:VCCT1CRL地地C 充电。充电。输入电压的负半周:输入电压的负半周:C的的“”T2地地RLC“”C 放电。放电。C 足够大,才能认为其对交流信号相当于短路。足够大,才能认为其对交流信号相当于短路。OTL电路低频特性差。电路低频特性差。因变压器耦合功放笨重、自身损耗大,故选用因变压器耦合功放笨重、自身损耗大,故选用OTL电路电路。第19页/共79页(8-20)(1-20)第第9 9章章 功率放大电路功率放
11、大电路结束1.特点特点1.单电源供电;单电源供电;2.输出加有大电容。输出加有大电容。2.静态分析静态分析则则T1、T2特性对称,特性对称,令:令:0.5VCCRLuiT1T2+VCCCAUL+-UC第20页/共79页(8-21)(1-21)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束3.动态分析动态分析设输入端在设输入端在0.5VCC 直流电平基础上加入正弦信号。直流电平基础上加入正弦信号。若输出电容足够大,若输出电容足够大,UC基本基本保持在保持在0.5USC,负载上得到的,负载上得到的交流信号正负半周对称,但存交流信号正负半周对称,但存在交越失真。在交越失真。ic1ic2交越失真交越失真
12、RLuiT1T2+USCCAUL+-时,时,T1导通、导通、T2截止;截止;时,时,T1截止、截止、T2导通。导通。0.5USCuit 第21页/共79页(8-22)(1-22)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束四、无输出电容的功率放大电路四、无输出电容的功率放大电路ui-VCC T1 T2 uo+VCC RL iL 图电路电路的结构特点:电路的结构特点:1.由由NPN型、型、PNP型三极型三极管构成两个对称的射极管构成两个对称的射极输出器对接而成。输出器对接而成。2.双电源供电。双电源供电。3.输入输出端不加隔直电输入输出端不加隔直电容。容。第22页/共79页(8-23)(1-23
13、)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束五、桥式推挽功率放大电路五、桥式推挽功率放大电路图电路第23页/共79页BTL电路 输入电压的正半周:输入电压的正半周:VCCT1RLT4地地输入电压的负半周:输入电压的负半周:VCCT2RLT3地地是双端输入、双端输是双端输入、双端输出形式,输入信号、负出形式,输入信号、负载电阻均无接地点。载电阻均无接地点。管子多,损耗大,使管子多,损耗大,使效率低。效率低。第24页/共79页几种几种电路的比较电路的比较 变压器耦合乙类推挽:变压器耦合乙类推挽:单电源供电,笨重,效率低,低频特性差。OTLOTL电路:电路:单电源供电,低频特性差。OCLOCL电路
14、:电路:双电源供电,效率高,低频特性好。BTLBTL电路:电路:单电源供电,低频特性好;双端输入双端输出。第25页/共79页 The end!第26页/共79页(8-27)(1-27)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束9.2互补功率放大电路互补功率放大电路互补对称功放的类型互补对称功放的类型无输出变压器形式无输出变压器形式(OTL电路)电路)无输出电容形式无输出电容形式(OCL电路)电路)OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互补对称:互补对称:电路中采用两支晶体管,电路中采用两支晶体管,NPN、PNP各一支;两管特性一致。各
15、一支;两管特性一致。类型:类型:第27页/共79页(8-28)(1-28)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理一、电路组成一、电路组成ui-VCC T1 T2 uo+VCC RL iL 设ui为正弦波第28页/共79页(8-29)(1-29)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束ic1ic2动态分析:动态分析:ui 0VT1截止,截止,T2导通导通ui0VT1导通,导通,T2截止截止iL=ic1;ui-VCC T1 T2 uo+VCC RL iL iL=ic2T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作两个晶体管都只在半个周期内工作的方式,称为
16、的方式,称为乙类放大乙类放大。因此,不需要隔直电容。因此,不需要隔直电容。静态分析:静态分析:ui=0VT1、T2均不均不导通导通uo=0V第29页/共79页(8-30)(1-30)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束乙类放大的输入输出波形关系:ui-VCC T1 T2 uo+VCC RL iL 交越失真交越失真死区电压死区电压ui uo uo uotttt交越失真:交越失真:输入信号输入信号ui在过零在过零前后,输出信号出现的失真便前后,输出信号出现的失真便为交越失真。为交越失真。第30页/共79页(8-31)(1-31)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束(1)静态电流静态
17、电流 ICQ、IBQ等于零;等于零;乙类放大的特点:(2)每管导通时间等于半个周期;(3)存在交越失真。第31页/共79页(8-32)(1-32)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束二、电路的改进二、电路的改进1.用二极管克服交越失真用二极管克服交越失真交越失真产生的原因:交越失真产生的原因:在于晶体管特性存在非在于晶体管特性存在非线性,线性,uiIB,则,则第35页/共79页(8-36)(1-36)第第9 9章章 功率放大电路功率放大电路结束3.电路中增加复合管电路中增加复合管增加复合管的目的是:增加复合管的目的是:扩大电流的驱动能力。扩大电流的驱动能力。复合管的构成方式:复合管的构
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- 第九 功率放大电路 功率 放大 电路
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