低频功率放大电路.doc

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1、209第9章低频功率放大电路第9章低频功率放大电路本章要点l功放的特点与分类lOCL电路原理与特性分析lOTL电路原理与调试方法lBTL电路组成与原理lVMOS功放的特点与应用本章难点lOCL电路性能指标分析lOTL电路调试方法无论分立元件放大器还是集成放大器，其末级都要接实际负载。一般负载上的信号的电流和电压多要求较大，即负载要求放大器输出较大的功率以便推动如扬声器、电动机之类的功率负载，故称之为功率放大器，简称功放。功率放大电路的主要任务是：放大信号功率。功率放大电路按放大信号频率，可分为低频功率放大电路和高频功率放大电路。前者用于放大音频范围(几十赫

2、兹到几千赫兹)的信号，后者用于放大射频范围(几百千赫兹到几十兆赫兹)的信号。本章仅介绍低频功率放大电路。9.1功率放大电路概述9.1.1功率放大电路的特点功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率，故功率放大器应具有以下几个主要特点。1.输出功率要足够大为获得足够大的输出功率，功放管的电压和电流变化范围应很大。如输入信号是某一频率的正弦信号，则输出功率的表达式为Po=IoUo(9-1)改用振幅值表示，公式9-1又为Po=IomUom(9-2)2.效率要高功率放大器实质上是一个能量转换器，它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载，因此，要求

3、转换效率高。209第9章低频功率放大电路(9-3)式中，Po为信号输出功率，PDC是直流电源向电路提供的功率。在直流电源提供相同直流功率的条件下，输出信号功率愈大，电路的效率愈高。3.非线性失真要小功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流摆动幅度很大，而且由于三极管是非线性器件，在大信号工作状态下，器件本身的非线性问题十分突出，因此，输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真。在实际应用中，要采取措施减少失真，使之满足负载要求。4.图解法进行估算由于功放工作在大信号状态，实际上已不属于线性电路的范围，故不能用小信号微变电路的分析方法，通常采用图解法对其输出

4、功率、效率等指标作粗略估算。9.1.2功率放大器工作状态的分类功率放大电路按放大器中三极管静态工作点设置的不同，可分为甲类、乙类和甲乙类三种，如图9-1所示。甲类功率放大电路的特征是工作点在负载线线性段的中点，在输入信号的整个周期内，晶体管均导通，有电流流过，功放的导通角θ=360°。乙类功率放大电路的特征是工作点设置在截至区，在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通，有电流流过，功放的导通角θ=180°。甲乙类功率放大电路的特征是工作点设置在放大区内，但很接近截至区，管子在大半周期间导通，有电流流过，功放的导通角180°<θ<360°。在甲类功率

5、放大电路中，由于在信号全周期范围内管子均导通，故非线性失真较小，但是输出和效率均较低，因而在低频功率放大电路中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。图9-1甲类、乙类、甲乙类功放电路工作状态209第9章低频功率放大电路9.2双电源互补对称功率放大电路(OCL电路)单管甲类功率放大电路简单，只需要一个功率管便可工作。由于它的效率低，而且为了实现阻抗匹配，需要用变压器，而变压器具有体积大、重量重、频率特性差、耗费金属材料、加工制造麻烦等缺点，因而，目前一般不采用单管甲类功率放大电路。乙类功率放大电路具有能量转换效率高的特点，常作为功率放大器。但乙类放大电路只能放大半

6、个周期的信号，常用两个对称的乙类放大电路分别放大正、负半周的信号，然后合成完整的波形输出，即采用互补对称功率放大电路。9.2.1电路组成和工作原理图9-2基本OCL电路双电源互补对称电路如图9-2所示，这类电路无输出电容的功率放大电路，简称OCL电路。图中T1为NPN型三极管，T2为PNP型三极管。为保证工作状态良好，要求该电路具有良好的对称性，即T1、T2管特性对称，并且正负电源对称。当信号为零时，偏流为零，它们均工作在乙类放大状态。电路工作原理如下所述。1.静态分析当输入信号ui=0时，两个三极管都工作在截止区，此时IBQ、ICQ、IEQ均为零，负载上

7、无电流通过，输出电压uo=0。2.动态分析当输入信号工作在正半周时，由于Ui>0，三极管T1导通，T2截止，T1管的射极电流ie1经+VCC自上而下流过负载电阻，在RL上形成正半周输出电压，uo>0。当输入信号工作在正半周时，由于Ui<0，三极管T1截止，T2导通，T2管的射极电流ie2经-VCC自下而上流过负载电阻，在RL上形成负半周输出电压，uo>0。不难看出，在输入信号ui的一个周期内，即T1、T2管交替工作，流过RL的电流为一完整的正弦波信号。9.2.2性能分析双电源互补对称电路工作图解分析如图9-3所示。图9-3(a)为T1管导通时的工作情况。图

8、9-3(b)是将T2管的导通特性倒置后与T1特性画在一起，让静态工