模电1234学习教程.pptx

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1、本章主要内容本章主要内容1.1.基本概念：三极管的甲类、乙类和甲乙类工作状态；交越失真2.2.PO（输出功率）；POM（最大输出功率）；3.PV（电源供给的功率）=PO+PT；本章本章主要讲述功率放大电路的主要讲述功率放大电路的基本原理基本原理和和基本分基本分析方法及计算析方法及计算。4.4.PT（管耗）5.5.（效率）=PO/PV；6.6.双电源互补对称电路工作在乙类时，BJTBJT器件安全工作必须要满足的极限参数（3 3个）：PCM，V(BR)CEO，ICM第1页/共50页目目 录录8.1 功率放大电路的一般问题8.2 射极输出器甲类放大的实例8.5 集成功率放大器返 回8.4 甲乙类互补

2、对称功率放大电路8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路第2页/共50页8.1 8.1 功率放大电路的一般问功率放大电路的一般问题题一.什么是功率放大电路？返回能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。v 二者无本质的区别，都是能量的控制与转换。二.功率放大电路与前面介绍的电压放大电路有本质上的区别吗？不同之处在哪里？第3页/共50页v 不同之处在于：各自追求的指标不同。电压放大电路：电压放大电路：功率放大电路：功率放大电路：主要要求使负载得到不失真的电压信号，其输出功率并不一定很大；通常为小信号放大电路。主要要求获得尽可能大的不失真（或失真较小）输出功率和转换效率，通常是

3、在大信号状态下工作。第4页/共50页三三.功率放大电路的特点功率放大电路的特点1.要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态。2.一般直接驱动负载，带载能力要强。3.允许轻微的非线性失真。四.功率放大电路中的特殊问题1.输出功率要大；输出功率要大；2.效率要高；效率要高；输出功率电源提供的功率越大，效率越高第5页/共50页3.非线性失真要小；非线性失真要小；4.管耗较大，要考虑散热问题；管耗较大，要考虑散热问题；5.功放管的保护问题。功放管的保护问题。注意一点由于功放管处于大信号下工作，故分析功率放大电路时通常采用图解法。第6页/共50页四四.功率放大电路提高效率的主要途功率放大电路

4、提高效率的主要途径径问题1原来的共射放大电路能不能用作功率放大电路？【分析分析】QICQ电压放大电路中Q点要尽可能设置到中间的位置，且在没有交流信号输入时，仍存在静态量IBQ，ICQ，VCEQ第7页/共50页Q【参见教材P383图8.1.1(a)】ICQv 甲类放大电路的特点：甲类放大电路的特点：称为甲类放大电路在整个周期内都有电流流过放大器件，即在一周期内iC0。v 甲类放大电路的缺点：管耗大故电压放大电路不适宜作为功率放大电路！效率低max=50%第8页/共50页【分析分析】问题2那么，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，进而提高转换效率呢？Q【参见教材P383图8.1

5、.1(b)】应尽量减小静态功耗使IBQ，ICQ Q点iC波形产生失真称为甲乙类放大电路第9页/共50页为得到高效率，先不管iC波形的失真，继续使Q点降低至极限情况落到横轴上。Q【参见教材P383图8.1.1(c)】称为乙类放大电路v乙类放大电路的特点：在一个周期内只有半个周期iC0。max=78.5%v缺点：波形失真严重第10页/共50页Q【参见教材P383图8.1.1(b)】v甲乙类放大电路的特点：甲乙类放大电路的特点：称为甲乙类放大电路在一个周期内有半个周期以上iC0。v甲乙类放大电路的缺点：iC波形会产生失真第11页/共50页v丙类放大电路：丙类放大电路：在一个周期内有半个周期以上iC

6、0VT1导通，T2截止iL=ic1;综合分析该互补输出电路综合分析该互补输出电路iC1第21页/共50页 2.动态时：ui 0VT1截止，T2导通ui 0VT1导通，T2截止iL=ic1;iL=ic2T1、T2两个管子交替承担放大任务，在负载上得到完整的正弦波。综合分析该互补输出电路综合分析该互补输出电路iC2组成“推挽式电路”Why？第22页/共50页三三.组合特性分析组合特性分析图解图解法法【参见教材P388图8.3.2】Icm2Icm2VcemVcem=UCES1VccviC的最大变化范围应为ICM总=2IcmvvCE的变化范围应为Vcem总=2Vcem =2IcmRL负载上的最大不失真

7、电压Vom第23页/共50页最大不失真输出功率Pom1.输出功率Po四.电路参数计算设Vom为输出电压的最大值，即幅值，则有效值Vo为：，若忽略UCES则这里需熟记第24页/共50页一个管子的管耗2.管耗PT两管管耗设输出电压为而这 里 需 熟 记第25页/共50页求最大管耗PTM 用求极限的方法求解：对Vom求导，令导数为0。因时具有最大管耗。即：第26页/共50页该公式用来求最大管耗而已求得则体现的是最大管耗和最大输出功率之间的关系。这里需熟记选管依据之一第27页/共50页电源供给的最大功率3.直流电源供给的功率PV当PV一部分供给负载输出：另一部分供给管耗：第28页/共50页4.效率最高

8、效率max可见效率与负载RL无关这里需熟记第29页/共50页五.选功率BJT管的原则1.最大允许管耗最大允许管耗PCM必须大于必须大于PT1m0.2Pom；2.应选用应选用V(BR)CEO2VCC；3.通过通过BJT的最大集电极电流为的最大集电极电流为VCC/RL，所选，所选BJT的的ICM一般不宜低于此值。一般不宜低于此值。【请课后自学教材P390例8.3.1】第30页/共50页乙类互补对称放大电路的输入输出波形图uiuououo 交越失真交越失真死区电压死区电压考虑实际电路中VBE0Si:约0.6VGe:约0.2V第31页/共50页问题4可见，利用乙类双电源互补对称电路在一定程度上解决了效

9、率和电路波形产生严重失真的矛盾，但是这类电路还存在着一个不可克服的缺点：交越失真！如何解决交越失真的问题呢？8.4 甲乙类互补对称功率放大电路措施：修改电路，想办法解决交越失真的问题。第32页/共50页8.4 8.4 甲乙类互补对称功率放大电甲乙类互补对称功率放大电路路返回一.甲乙类双电源互补对称电路【OCL互补对称电路（Output Capacitorless）】解决方法：解决方法：设法建立合适的Q点，使两只三极管T1和T2均工作在临界导通或称微导通状态。因此想到利用二极管进行偏置，从而可以克服交越失真。第33页/共50页静态偏置静态偏置可克服交越失真可克服交越失真动态工作情况动态工作情况二

10、极管等效为恒压模型二极管等效为恒压模型设设T3已有合适已有合适的静态工作点的静态工作点交流相当于短路交流相当于短路【参见教材P393图8.4.2】第34页/共50页voviT3Re3Rc3D1D2【参见教材P393图8.4.2】iC1iC2iLiB1iB2B1B2分析工作原理：分析工作原理：静态时，即vi0T3必导通。看直流通路：从+VCC经Re3、T3、D1、D2、RC3到-VCC形成一个通路，则：T1和T2均处于微导通状态第35页/共50页voviT3Re3Rc3D1D2【参见教材P393图8.4.2】iC1iC2iLiB1iB2B1B2分析工作原理：分析工作原理：两管分别有一个微小的基极

11、电流IB1和IB2导致两管集电极分别有微小的电流IC1和IC2从而建立了一个在输出特性曲线上较低的Q点电路处于甲乙类 工作状态。第36页/共50页voviT3Re3Rc3D1D2【参见教材P393图8.4.2】iC1iC2iLiB1iB2B1B2分析工作原理：分析工作原理：动态时，设vi=VmSintvi0，即正半周时T1导通，T2截止；T1 基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；T2导通，导通，T1截止；截止；T2 基极电位进一步降低，基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。进入良好的导通状态。Vi0，即正半周时vi0，即负半周时第44页/共50页二二.甲乙类单电源互补对称电甲乙类单电源互

12、补对称电路路RC3ReCeR2R1D1D2C1CKDb1b2b3vivo+T3【参见教材P394图8.4.4】2.电路参数的计算前面计算各参数的公式中的VCC都要用VCC/2来代替方可。3.电路的优点解决了互补对称电路工作点的偏置和稳定问题，实现单电源供电。第45页/共50页二二.甲乙类单电源互补对称电甲乙类单电源互补对称电路路RC3ReCeR2R1D1D2C1CKDb1b2b3vivo+T3【参见教材P394图8.4.4】4.电路存在的问题实际电路很难达到理想的输出电压幅值VomVCC/2，而明显小于VCC/2【自行分析现象原因自行分析现象原因】第46页/共50页本章小结本章小结归纳一下本章

13、的线索：电压放大电路(甲类放大电路)为了提高转换效率引出了乙类、甲乙类放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路为解决波形失真问题为了解决交越失真问题甲乙类双电源互补对称功率放大电路(可利用二极管或vBE扩大电路进行偏置)甲乙类单电源互补对称功率放大电路为解决电路工作点偏置和稳定问题，及双电源的缺点为解决输出电压VomVCC/2的矛盾自自自自举举举举电电电电路路路路(查查查查阅阅阅阅资资资资料料料料)必须要掌握，会求各参数求各参数时用VCC/2代替VCC第47页/共50页本章小结说明：（1 1）功率放大电路是在大信号下工作，通常）功率放大电路是在大信号下工作，通常采用采用图解法图解法进行分析。研究

14、的重点是如何在允许进行分析。研究的重点是如何在允许的失真情况下，尽可能提高输出功率和转换的失真情况下，尽可能提高输出功率和转换效率。效率。（2 2）为保证）为保证BJTBJT安全工作，双电源互补对称电路安全工作，双电源互补对称电路工作在乙类时工作在乙类时，器件的极限参数必须满足：，器件的极限参数必须满足：第48页/共50页本章小结本章重点掌握内容：（1 1）分析各种功率放大电路的基本方法（2 2）计算计算双电源互补对称电路中双电源互补对称电路中各参数值各参数值。要求熟练掌握课上介绍的各参数计算公式。要求熟练掌握课上介绍的各参数计算公式。（3 3）计算单电源互补对称电路中各参数值。注意：用VCC/2代替公式中的VCC第49页/共50页感谢您的观看。第50页/共50页