互补功率放大电路

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1、互补功率放大电路目前使用最广泛的功放是OTL电路和OCL电路本节主要掌握：功放电路的组成原则掌握OCL的工作原理、特点。9.2.1OCL电路的组成及工作原理一、电路组成1.电路结构特点：乙类互补功率放大电路如图9.2.1所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。图9.2.1乙类互补功率放大电路2.工作原理分析：当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。当输入信号处于负半周时，且幅度远大于三极管的开启

2、电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。于是两个三极管一个正半周、一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形。如图9.2.2所示。(a)波形图(动画17-1)(b)交越失真(动画17-2)图9.2.2乙类互补功率放大电路波形的合成严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真。3.如何消除交越失真可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图9.2.

3、3所示。(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒压源提供偏置图9.2.3甲乙类互补功率放大电路9.2.2OCL电路的输出功率及效率1．最大不失真输出功率Pomax设互补功率放大电路为乙类工作状态，输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降，负载上的最大不失真功率为222[(VCCVCES)/2](VCCVCES)VCCPomax=RL2RL2RL2．电源功率PV直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。2π2πVomP=VIVIsintd(t)Vsintd(t)VCCCCCC0omCC

4、02π2RL2VVCComπRL显然PV近似与电源电压的平方成比例。3．三极管的管耗PT电源输入的直流功率，有一部分通过三极管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极管上，形成三极管的管耗。显然22VVVCComomP=PPTVoπR2RLL将PT画成曲线，如图9.2.4所示。显然，管耗与输出幅度有关，显然管耗与输出幅度有关，图17.05中画阴影线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最大值。可用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生在Vom=0.64VCC处，将Vom=0.64VCC代入PT表达式，可得

5、PTmax为222VVV2V0.64V(0.64V)CComomCCCCCCP=TπR2RπR2RLLLL2222.56V0.64VCCCC0.8P0.4P0.4Pomaxomaxomaxπ2R2RLL对一只三极管P0.2PTomax图9.2.4乙类互补功率放大电路的管耗4．效率η当Vom=VCC时效率最大，η=π/4=78.5％。PIV2VIπVoomomCComomPV2π4VCC9.2.3OCL电路中晶体管的选择一、最大管压降UCEmax=2VCC二、集电极最大电流V－UI＝ICCCES1CmaxEmaxR

6、L三、集电极最大功耗11UOMP＝uidt(VUsint)sintdtT0CEC0CCOM22RL21VCCUOMUOM＝（－）R4L在查阅手册选择晶体管时，应使极限参数BUCEO＞2VCCICM＞VCC/RLPCM＞0.2Pom[例9.2.1]在图9.2.2所示电路中已知VCC＝15V，输入电压为正弦波，晶体管的饱和管压降UCES＝3V，电压放大倍数约为1，负载电阻RL＝4欧，（1）求解负载上可能获得的最大功率和效率（2）若输入电压最大有效值为8V，则负载上能够获得的最大功率为多少解（1）（2）U2（V－U）2O

7、mP＝＝CCCES18WOmR2RLLPV－U＝Om＝CCCES0.628P4VVCC因为UO≈Ui，所以UOm≈8V。最大输出功率小结：1.功放的输入信号幅值较大。分析时应采用图解法。（1）求出功放电路负载上可能获得的交流电压的幅值，（2）求出功放电路负载上可能获得的最大交流功率（3）求出电源提供的直流平均功率（4）求出转换效率2.OCL电路为直接耦合功率电路，为了消除交越失真，应工作在甲乙类状态。