模拟电路第四章低频功率放大电路.doc

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1、第4章低频功率放大器§4.1教学要求1、熟悉功率放大器的特点和主要研究对象。2、熟悉功率放大器的分类，掌握甲类、乙类、甲乙类的概念。3、熟练掌握OCL电路的工作原理及其性能分析，熟悉交越失真的概念及克服交越失真的方法；区别OTL与OCL电路的特点。4、正确估算功率放大电路的输出功率和效率，了解功放管的选择方法。5、了解集成功率放大器的性能特点及其应用。4.2基本概念和内容要点4.2.1功率放大器的特点和主要研究对象功率放大器的主要功能是在保证信号不失真（或失真较小）的前提下获得尽可能大的信号输出功率。由于通常工作在大信号状态下，所以常用图解法进行分析。在功率放大器研究中需要关注的主要问

2、题有：1、要求输出功率Po尽可能大Po=VoIo（4—1）为了获得大的功率输出，要求功放管的电压和电流都有足够大的输出幅度，因此，功放管往往在接近极限状态下工作。2、效率η要高Po（交流输出功率）η=×100%（4—2）PV（直流电源供给的功率）3、正确处理输出功率与非线性失真之间的矛盾同一功放管随着输出功率增大，非线性失真往往越严重，因此，应根据不同的应用场合，合理考虑对非线性失真的要求。4、功放管的散热与保护问题在功率放大器中，有相当大的功率消耗在管子的集电结上，使结温和管壳温度升高。为了充分利用允许的管耗而使管子输出足够大的功率，功放管的散热是一个很重要的问题。此外，在功率放大器

3、中，为了输出大的信号功率，管子承受的电压要高，通过的电流要大，功放管损坏的可能性也就比较大，所以，功放管的保护问题也不容忽视。4.2.2低频功率放大器的分类通常在加入输入信号后，按照输出级晶体管集电极电流的导通情况，低频功率放大器可分为三类：甲类、乙类、甲乙类。如图4.1所示。甲类；在信号的一个周期内，功放管始终导通，其导电角θ=360o。该类电路的主要优点是输出信号的非线性失真较小。主要缺点是；直流电源在静态时的功耗较大，效率η较低，在理想情况下，甲类功放的最高效率只能达到50%。ICQQICQvCEOiCQiB=常数ωtOiC（a）vCEOiCiB=常数ωtOiC（b）QvCEOi

4、B=常数ωtO（c）甲类放大θ=2π甲乙类放大π＜θ＜2π乙类放大θ=πiCiC图4.1功率放大电路的分类乙类；在信号的一个周期内，功放管只有半个周期导通，其导电角θ=180o。该类电路的主要优点是直流电源的静态功耗为零，效率η较高，在理想情况下，最高效率可达78.5%。主要缺点是；输出信号中会产生交越失真。甲乙类；在信号的一个周期内，功放管导通的时间略大于半个周期，其导电角180o＜θ＜360o。功放管的静态电流大于零，但非常小。这类电路保留了乙类功放的优点，且克服了乙类功放的交越失真，是最常用的低频功率放大器类型。T2viRL+VCCT1vo－VCC图4.24.2.3乙类双电源（O

5、CL）互补对称功率放大电路1、电路组成如图4.2所示。由两射极输出器组成基本的互补对称电路。OCL为OutputCapacitorless（无输出电容器）的缩写。2、工作原理在输入信号vi的整个周期内，T1、T2轮流导电半个周期，使输出vo的iL是一个完整的信号波形，如图4.3所示。VCESiC1QvCEOiB=常数IcmVcemiC2OVCES2Vcem2IcmVCESiC1QVCCvCE1OiB=常数Icm1Vcem1（b）互补对称电路的工作情况（a）vi＞0时T1管的工作情况图4.3乙类OCL电路的工作原理3、电路的性能分析（1）输出功率Po1Vom2Po=VoIo=·（4—3）

6、2RL最大输出功率为：1VCC2Pom≈·（4—4）2RL（2）晶体管管耗PT2VCCVomVom2PT=PT1+PT2=－（4—5）RLπ4当Vom≈0.6VCC时，具有最大管耗，最大管耗PT1M为：PT1M≈0.2Pom（4—6）（3）直流电源供给的功率PV2VCCVomPV=Po+PT=（4—7）πRL电源供给的最大输出功率为：2VCC2PVm=（4—8）πRL（4）效率ηPoπVomη==（4—9）PV4VCC当Vom≈VCC时，效率最高，最大效率为：Poπη==≈78.5%（4—10）PV4－0.6vi/Vvo/Vt0t0vo，iL0.6交越失真4、功率管的选择（1）PCM≥

7、0.2Pom（4—11）（2）V(BR)CEO≥2VCC（4—12）（3）ICM≥VCC/RL（4—13）5、存在的问题由于电路没有直流偏置，而功率三极管的输入特性又存在死区，所以，输出信号在零点附近会产生交越失真图4.4交越失真现象，如图4.4所示。4.2.4甲乙类双电源（OCL）互补对称功率放大电路1、引入思想为了克服交越失真，在静态时，为输出管T1、T2提供适当的偏置电压，使之处于微导通，从而使电路工作在甲乙类状态。2、甲乙类OCL电路静