现代电子技术基础功率放大电路.pptx
《现代电子技术基础功率放大电路.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《现代电子技术基础功率放大电路.pptx(37页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 7.1.2功率放大器的分类功率放大器的分类 功率放大器通常是根据功放管工作点选择的不同来进行分类的,分为甲类放大、乙类放大和甲乙类放大等形式。当静态工作点Q设在负载线线性段的中点、在整个信号周期内都有电流iC通过时,称为甲类放大状态,其波形如图 7.1.1(a)所示。若将静态工作点 Q 设在截止点,则iC仅在半个信号周期内通过,其输出波形被削掉一半,如图7.1.1(b)所示,称为乙类放大状态。若将静态工作点设在线性区的下部靠近截止点处,则其iC的流通时间为多半个信号周期,输出波形被削掉少一半,如图7.1.1(c)所示,称为甲乙类放大状态。第
2、1页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用图7.1.1第2页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用7.2 常见的几种放大器常见的几种放大器 7.2.1单管功率放大器单管功率放大器 图7.2.1(a)所示为变压器耦合单管功率放大器的典型电路。它的输入端和前级之间用一个输入变压器耦合,而输出端和负载之间用一个输出变压器耦合。变压器既起隔直流、通交流的作用,又起阻抗变换的作用。利用输出变压器耦合进行阻抗变换,将接在变压器副边的负载电阻 RL变换(折算)到变压器原边,可得出其等效交流电阻RL为 第3页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器
3、及其应用图7.2.1第4页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 式中,k=N1/N2 为变压器的变比。由此式可知,只要适当选择输出变压器的变比,就可以得到合适的RL阻值,从而在负载上获得较大的输出功率。常用的一些负载如扬声器、电动机、电磁继电器等线圈的电阻仅为几欧至十几欧,若将其不经变换而直接接入集电极电路,是不能得到足够功率的,因而一般须进行阻抗变换。例7.2.1 设图7.2.1(a)中负载RL为8的扬声器,集电极电流交流分量的有效值Ic=10 mA,输出功率Po=20 mW。试求输出变压器的变比。若扬声器直接接入集电极电路中,可得到多大功率?第5页/共37页第5章
4、 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 若扬声器直接接入集电极电路中,得到的功率为 Po=可见,扬声器直接接入集电极,由于其本身阻抗太小,其获得的功率很小。图7.2.1(a)中,输入变压器的作用也是耦合和阻抗变换,而电容Cb、Ce为交流旁路电容。下面对电路的输出功率及效率进行分析估算。第6页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 1.最大不失真输出功率最大不失真输出功率 Pom 功放电路的最大不失真输出功率,是指在正弦信号输入下,失真不超过额定要求时,电路输出的最大信号功率,用放大电路的最大输出电压有效值和最大输出电流有效值的乘积来表示,或用最大输出电压幅值和最
5、大输出电流幅值乘积的一半来表示静态时,考虑到输出变压器原边的电阻很小,发射极电阻 Re也很小,均可忽略,则晶体管的直流负载线应是一条与横轴交于 UCE=UCC点、几乎与横轴垂直的直线,如图7.2.1(b)所示。静态工作点 Q 的位置以输出功率的要求而定,可以通过调整 Rb1、Rb2 的分压比来改变偏流IBQ,从而定出 ICQ及UCEQ。第7页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 为了获得尽可能大的输出功率,可将 Q 点提高到靠近 PCM(集电极最大允许耗散功率)线附近。动态时,交流等效电阻为RL(RL),故交流负载线是一条通过静态工作点 Q、斜率为-1/RL 的直线,
6、其斜率取值多少应以输出功率既最大又不失真为最佳,此时的RL称为最佳负载电阻。为此,其静态工作点的位置必须处于交流负载线的中点,即工作于甲类放大状态。只有这样,输出电压、电流才能在线性放大区有最大振幅,才能输出最大不失真功率。理想情况下,略管子的饱和压降UCES、穿透电流ICEO 并使管子尽限运用时,其最大集电极发射极交流电压幅值UCEM约等于UCC,其最大集电极交流电流幅值ICM约等于ICQ,交流负载线是与横轴交于2UCC、与纵轴交于2ICQ 的斜线,如图7.2.1(b)所示第8页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 此时的输出功率最大。在这样条件下,根据交流负载线的
7、斜率可得出交流等效电阻 RL=在图7.2.1(b)中,最大输出电压有效值为UCEM=,最大输出电流有效值为ICM/,故其最大不失真输出功率为 这就是变压器耦合甲类功率放大器的最大不失真输出功率Pom的表达式,显然,Pom为图中三角形ABQ的面积。第9页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 2.效率效率 前已指出,功率放大器的效率是指负载得到的信号功率Po和电源供给的功率PU之比,即式中,PU为直流电源提供的功率功率放大器工作在甲类状态时,其电源供给的功率PU与输出信号电流 iC无关,仅与电源电压UCC及静态电流ICQ有关。也就是说,无论有无信号输入输出,电源供给的功率
8、是固定不变的。由此也可得出,这类功放电路的输出功率越大,电路的效率就越高。当电路输出最大不失真功率时,效率最高,其值为 第10页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用此式说明,甲类功率放大器的最高效率为50%。应该说明,这个数值只是个理想效率。在实际电路中,由于存在变压器损耗、管子饱和压降及 Re上压降等原因,实际效率还要低些。比如,设变压器的效率为T(小型变压器的T一般为0.750.85),则放大器最大输出功率时的总效率应为 3.管耗管耗PT 功放电路的管耗PT主要是功放管消耗的功率,发生在集电结上,是集电极耗散功率。第11页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章
9、 功率放大器及其应用 7.2.2 推挽功率放大器推挽功率放大器 对于前述单管功率放大器,当其工作于甲类状态时,即使是最理想情况,其效率也只有50%。这个数值在以功率输出为主的功放电路中是不理想的。在甲类放大电路中,静态电流ICQ是造成管耗高、效率低的主要原因。降低静态电流,使管子工作于乙类状态,可以减少管耗、提高效率,但这样会使输出波形被削掉一半,出现严重失真。若采用工作于乙类或甲乙类的推挽功率放大器,既可提高放大电路的效率,同时又能减少信号的波形失真。第12页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 综上所述,变压器耦合功率放大器可以较好地解决负载与放大器输出级的阻抗匹
10、配问题。单管甲类功放电路效率低,适用于小功率输出,或作为大功率放大器的推动级。乙类(或甲乙类)推挽电路效率较高,可用于较大功率输出。但是,由于变压器体积大、有损耗、频率特性差、不易集成化等,使得变压器耦合功率放大器难以进一步提高质量。因此,采用无输出变压器功率放大器已成为近年来功率放大器发展的一个方向。第13页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用7.2.3 互补对称功率放大器互补对称功率放大器一、乙类基本互补对称功率放大器乙类基本互补对称功率放大器 1.电路原理电路原理 基本的互补对称功率放大器电路如图7.2.2所示。图中V1、V2是两个特性一致的NPN型和PNP型三
11、极管。两管基极连接输入信号,发射极连接负载RL。两管均工作在乙类状态。这个电路可以看成是由两个工作于乙类状态的射极输出器所组成。无信号时,因V1、V2特性一致及电路对称,因而发射极电压UE=0,RL中无静态电流。又由于管子工作于乙类状态,IBQ=0,ICQ=0,故电路中无静态损耗。第14页/共37页第5章 功率放大器及其应用第5章 功率放大器及其应用 有正弦信号 ui输入时,两管轮流工作。正半周时,V1因发射结正偏而导通,在负载RL上输出电流ic2,如图中实线所示,V2 因发射结反偏而截止。同理,在负半周时,V2因发射结正偏而导通,在负载RL上输出电流ic2,如图中虚线所示,V1 因发射结反偏
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 现代 电子技术 基础 功率 放大 电路
限制150内