《电子技术基础》第5章.ppt

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1、第5章功率放大电路在一台电子设备中，一个实用多级放大电路的最后一级，总是要带一定的负载。例如，我们熟悉的扩音机，最后总要与扬声器（喇叭）相接，使其发出宏亮的声音。再如，在电视机中，最后总要与偏转线圈相接，使荧光屏上的光点随信号偏移。要完成这些任务，仅靠前面介绍的电压放大电路是不够的。因为电压放大电路的输出电压大而输出电流并不大，即输出功率比较小。不能很好的驱动负载。为此。在实用多级放大电路的末级（即输出级）,通常总是要求既能输出较高的电压，又能输出较大的电流。总之，是以输出较大功率为主要指标，所以通常将这一级的电路称为功率放大电路，简称

2、功放。5.1概述5.1.1功率放大电路特点1．要求输出功率尽可能的大2．要求效率要高3．非线性失真要小4．晶体管的安全工作区晶体管的安全工作区如图5-1所示。图5-1晶体管的安全工作区6．采用图解分析方法5．功放管的散热要好功率放大器的种类很多。当输入信号为正弦波时，按晶体管工作状态（导通时间）的不同放大电路可分为甲类、甲乙类和乙类等。5.1.2功率放大电路的分类5.1.2功率放大电路的分类功率放大器的种类很多。当输入信号为正弦波时，按晶体管工作状态（导通时间）的不同放大电路可分为甲类、甲乙类和乙类等。1．甲类Q点较高，选在线性放大区的

3、位置。电路的特点是：静态电流较大，在输入信号的整个周期内晶体管均导通（即导通角θ=360º）均有集电极电流。放大电路输出信号波形与输出信号波形相似不会产生失真。电路图如图5-2（a）所示。2．甲乙类Q点较低，选在靠近截止区的位置。电路的特点是：静态电流较小，晶体管的导通时间大于半个周期且小于一个周期（即θ=180º～360º之间），输出只有半个波形与输入波形相似，另半个波形有严重的截止失真。电路图如图5-2（b）所示。3．乙类Q点低，选在截止区的位置。电路的特点是：静态电流为零，晶体管只有半个周期导通，另半个周期截止（即导通角θ=180

4、º）输出波形只保持半个周期，产生了严重的失真。电路图如图5-2（c）所示。5.2低频功率放大电路功率放大电路按照工作频率的不同分为低频功率放大电路和高频功率放大电路两种。本书介绍低频功率放大电路，高频功率放大电路将在后续课程中介绍。对于低频功率放大电路，有甲类、甲乙类和乙类三种类型。首先介绍应用最广泛的乙类功率放大电路。按照放大电路与负载之间的耦合方式，常将乙类功率放大电路分为变压器耦合式、单电源无变压器耦合方式（OTL）和双电源无输出电容直接耦合方式（OCL）三种。5.2.1乙类互补对称功率放大电路（OCL电路）1．电路组成及工作原理

5、乙类互补对称功率放大电路如图5-3所示。其中(a)为输入电压波形，(b)为原理电路，©为输出电压波形。图5-3双电源OCL电路VT1和VT2分别为NPN型管和PNP型管，两管其它特性接近，两管的基极和发射极分别连接在一起，信号从基极输入、发射极输出，RL为负载电阻，正、负电源对称。当ui=0时，静态电流为零，故工作在乙类。在有信号输入时，VT1和VT2轮流导通，犹如一推一拉的工作，故称推挽式电路。由于两个管子互补对方不足，工作特性对称，所以这种电路通常称为互补对称推挽电路（OCL电路）。2.动态分析计算如图5-4（a）所示，表示在图5-

6、3电路中ui为正半周时T1的工作情况。图中假定，只要uBE>0，T1就开始导通，在一周期内T1导通时间约为半周期。T2的工作情况和T1相似，只是在信号的负半周导通。为了便于分析，将T2的特性曲线画在T1特性曲线的右下方，并令二者在Q点，即uCE=VCC处重合，形成T1和T2的所谓合成曲线，如图5-4（b）所示。这时负载线通过VCC点形成一条斜线，其斜率为1/R显然，允许的iC的最大变化范围为2Icm，uCE的变化范围为2（VCC－VCES）=2Ucem=2IcmRC。如果忽略管子的饱和压降UCES，则Ucem=IcmRC≈VCC图5-4

7、双电源OCL电路图解分析根据以上分析，不难求出工作在乙类的互补对称电路的输出功率、电源供给的功率、管耗和效率输出功率是输出电压有效值UO和输出电流有效值IO的乘积。设输出电压的幅值为UOm，输出电流的幅值为IOm，输出功率为（1）输出功率PO由于图5-3中的VT1、VT2工作在射极输出状态，所以Au≈1。当输入信号足够大，使Uim=Uom≈Ucem=VCC-UCES≈VCC时，负载可以获得最大输出功率。即：(2)直流电源供给的功率PV如输入信号为正弦波，则在一个周期内电源供给的功率为：可见，PV与iC峰值Icm成正比。这说明信号越强，电

8、源供给功率PV越大。（3）集电极耗散功率（功耗）PT源供给的功率一部分转换为有用功率PO输出了，而另一部分则以发热的形式消耗在晶体管上，因此，电源供给的功率PV与输出功率PO之差，可以认为是集电极耗散功率P