模电第八章课件.ppt

模电第八章课件.ppt

《模电第八章课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电第八章课件.ppt（97页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

8.18.1功率放大电路功率放大电路8.28.2线性直流稳压电源线性直流稳压电源8.18.1功率放大电路功率放大电路8.1.1功率放大电路的特点与提高效率的途径功率放大电路的特点与提高效率的途径8.1.2互补推挽功率放大电路互补推挽功率放大电路8.1.3集成功率放大器集成功率放大器8.1.4变压器耦合推挽功率放大电路变压器耦合推挽功率放大电路8.1.5功率器件功率器件8.1.1功率放大电路的特点与提高效功率放大电路的特点与提高效率的途径率的途径1.1.功率放大电路的用途与提高效率的途径功率放大电路的用途与提高效率的途径一个多级放大器常常是由前置放大级和一个多级放大器常常是由前置放大级和功率放大级所组成的功率放大级所组成的放大器方框图放大器方框图功率放大电路通常工作在大信号状态，所功率放大电路通常工作在大信号状态，所以它跟小信号放大电路相比，有其本身的特点：

以它跟小信号放大电路相比，有其本身的特点：

（1）要求输出足够大的功率）要求输出足够大的功率

（2）效率要高）效率要高集电极效率集电极效率（3）非线性失真要小）非线性失真要小（4）要考虑功放管的散热和保护问题）要考虑功放管的散热和保护问题（5）在分析方法上，通常采用图解法。

）在分析方法上，通常采用图解法。

对功率放大电路的要求是：

在保证晶体管对功率放大电路的要求是：

在保证晶体管安全工作的条件下和允许失真的范围内，充分安全工作的条件下和允许失真的范围内，充分发挥其潜力，输出尽量大的功率，同时还要减发挥其潜力，输出尽量大的功率，同时还要减小管子的损耗，以提高其效率。

小管子的损耗，以提高其效率。

2.2.功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径要提高功率放大电路的效率，必须在获要提高功率放大电路的效率，必须在获得相同输出功率时降低管耗。

得相同输出功率时降低管耗。

甲类放大甲类放大-输入信号的整个周期内均有电输入信号的整个周期内均有电流流过管子即管子在一周内都导通的工作方流流过管子即管子在一周内都导通的工作方式。

式。

乙类放大乙类放大-管子在一个周期内只有半个周管子在一个周期内只有半个周期导通的工作方式。

期导通的工作方式。

甲乙类放大甲乙类放大-管子在一个周期内有半个周管子在一个周期内有半个周期以上导通的工作方式。

期以上导通的工作方式。

三种不同类型功率三种不同类型功率放大电路的工作情况放大电路的工作情况（a）甲类放大甲类放大（b）甲乙类放大甲乙类放大（c）乙类放大乙类放大例例下图下图（a）所示变压器耦合的共射放大器工作于甲所示变压器耦合的共射放大器工作于甲类状态，设类状态，设，管子的，管子的，其输出特性曲线如图，其输出特性曲线如图（b）所示。

所示。

（1）求电路的静态工作点求电路的静态工作点Q，并求静态时，电源供，并求静态时，电源供给功率及三极管消耗功率。

给功率及三极管消耗功率。

（2）忽略管子的忽略管子的，并设变压器是理想的，并设变压器是理想的，问如何调节变压器的变比问如何调节变压器的变比，使电路在充分，使电路在充分激励下，可在负载激励下，可在负载上获得最大不失真输出功率，上获得最大不失真输出功率，并求此最大不失真输出功率及电路的最大效率。

并求此最大不失真输出功率及电路的最大效率。

原理电路原理电路图解分析图解分析解解

（1）静态静态ll静态工作点静态工作点Q在静态时，变压器原边线圈对直流短路，故有：

在静态时，变压器原边线圈对直流短路，故有：

由于直流负载为由于直流负载为0，故直流负载线是自出发，故直流负载线是自出发的一条横轴的垂线的一条横轴的垂线EF，如图所示而在基极回，如图所示而在基极回路中，有：

路中，有：

再根据图中管子的输出特性可图解得到：

再根据图中管子的输出特性可图解得到：

所以工作点为所以工作点为Q（6V，16mA）ll电源供给功率电源供给功率忽略基极回路消耗功率，则电源供给功率为：

忽略基极回路消耗功率，则电源供给功率为：

ll三极管消耗功率三极管消耗功率可见此时电源供给功率基本上由三极管消耗。

可见此时电源供给功率基本上由三极管消耗。

（2）动态动态ll变压器变比变压器变比n的确定的确定动态时由于变压器是理想的，故集电极回路的动态时由于变压器是理想的，故集电极回路的等效交流负载为等效交流负载为，因此交流负载线的斜，因此交流负载线的斜率为率为，且交流负载线通过，且交流负载线通过Q点。

点。

ll最大不失真输出功率最大不失真输出功率在充分激励下，在充分激励下，因此最，因此最大不失真输出功率为：

大不失真输出功率为：

ll管子消耗功率管子消耗功率（mW）ll电源供给功率电源供给功率可见，此时电源供给功率与静态时相同，并可见，此时电源供给功率与静态时相同，并且有且有最大效率最大效率甲类功放有以下特点：

甲类功放有以下特点：

甲类功放有以下特点：

甲类功放有以下特点：

1.1.在输入信号的整个周期内均有电流流过管子在输入信号的整个周期内均有电流流过管子在输入信号的整个周期内均有电流流过管子在输入信号的整个周期内均有电流流过管子,即即即即iiCC00。

2.2.产生的信号失真较小。

产生的信号失真较小。

产生的信号失真较小。

产生的信号失真较小。

3.3.电源始终不断地输送功率电源始终不断地输送功率电源始终不断地输送功率电源始终不断地输送功率,在没有信号输入时在没有信号输入时在没有信号输入时在没有信号输入时（即静态即静态即静态即静态）,）,这些这些这些这些功率全部消耗在管子上；当有信号输入时功率全部消耗在管子上；当有信号输入时功率全部消耗在管子上；当有信号输入时功率全部消耗在管子上；当有信号输入时（即动态即动态即动态即动态）,）,其中一其中一其中一其中一部分转化为有用的输出功率部分转化为有用的输出功率部分转化为有用的输出功率部分转化为有用的输出功率,信号愈大信号愈大信号愈大信号愈大,输送给负载的功率愈输送给负载的功率愈输送给负载的功率愈输送给负载的功率愈多。

多。

多。

多。

4.4.效率较低。

理想情况下效率较低。

理想情况下效率较低。

理想情况下效率较低。

理想情况下,其最大效率为其最大效率为其最大效率为其最大效率为50%50%。

虽然甲乙类和乙类放大的效率较高虽然甲乙类和乙类放大的效率较高虽然甲乙类和乙类放大的效率较高虽然甲乙类和乙类放大的效率较高,但它们的输出波形但它们的输出波形但它们的输出波形但它们的输出波形都出现了严重的失真都出现了严重的失真都出现了严重的失真都出现了严重的失真,因此甲乙类和乙类放大必须妥善解因此甲乙类和乙类放大必须妥善解因此甲乙类和乙类放大必须妥善解因此甲乙类和乙类放大必须妥善解决效率和失真的矛盾决效率和失真的矛盾决效率和失真的矛盾决效率和失真的矛盾,这就需要在电路结构上采取措施。

这就需要在电路结构上采取措施。

这就需要在电路结构上采取措施。

这就需要在电路结构上采取措施。

甲类功放有以下特点：

甲类功放有以下特点：

1.在输入信号的整个周期内均有电流流过管子，在输入信号的整个周期内均有电流流过管子，即即iCC0。

2.产生的信号失真较小。

产生的信号失真较小。

3.电源始终不断地输送功率，在没有信号输入电源始终不断地输送功率，在没有信号输入时时（即静态即静态），这些功率全部消耗在管子上；，这些功率全部消耗在管子上；当有信号输入时当有信号输入时（即动态即动态），其中一部分转化，其中一部分转化为有用的输出功率，信号愈大，输送给负载为有用的输出功率，信号愈大，输送给负载的功率愈多。

的功率愈多。

4.效率较低。

理想情况下，其最大效率为效率较低。

理想情况下，其最大效率为50%。

8.1.2互补推挽功率放大电路互补推挽功率放大电路1.乙类互补推挽放大电路乙类互补推挽放大电路（11）电路的引出）电路的引出）电路的引出）电路的引出互补推挽电路：

互补推挽电路：

互补推挽电路：

互补推挽电路：

在静态时管子不导通；在静态时管子不导通；在静态时管子不导通；在静态时管子不导通；而在有信号时，而在有信号时，而在有信号时，而在有信号时，TT11、TT22轮流导电，输出完整的轮流导电，输出完整的轮流导电，输出完整的轮流导电，输出完整的正弦波。

由于两个管子正弦波。

由于两个管子正弦波。

由于两个管子正弦波。

由于两个管子互补，轮流导通，所以互补，轮流导通，所以互补，轮流导通，所以互补，轮流导通，所以这种电路通常被称为互这种电路通常被称为互这种电路通常被称为互这种电路通常被称为互补推挽电路补推挽电路补推挽电路补推挽电路（OCL（OCL电路电路电路电路）。

（2）乙类互补推挽电路主要参数估算）乙类互补推挽电路主要参数估算乙类互补推挽电路图解分析乙类互补推挽电路图解分析主要参数的估算主要参数的估算1.输出功率输出功率Po最大不失真输出功率为：

最大不失真输出功率为：

2.直流电源供给功率直流电源供给功率PV3.效率效率4.管耗管耗总管耗总管耗若若:

可得：

当可得：

当时，时，PTT达到最大达到最大最大管耗与最大输出功率的关系为：

最大管耗与最大输出功率的关系为：

PTmax0.4Pomax每管的最大管耗为：

每管的最大管耗为：

PT1max=PT2max0.2Pomax可绘出可绘出可绘出可绘出PPo、PPV和和和和PPTT与与与与UUom的归一化关系曲线的归一化关系曲线的归一化关系曲线的归一化关系曲线,其中横其中横其中横其中横坐标为坐标为坐标为坐标为UUom/VVCC，纵坐标为，纵坐标为，纵坐标为，纵坐标为PPo、PPV和和和和PPT对对对对PPomax的的的的归一化值。

归一化值。

归一化值。

归一化值。

5.功率管参数的选择功率管参数的选择U（BR）CEO的选择的选择U（BR）CEO2VCCICM的选择的选择ICMVCC/RLPCM的选择的选择PCM0.2Pomax

（1）交越失真）交越失真当输入信号当输入信号ui低于低于某个数值时某个数值时,T1和和T2管都截止管都截止,iC1和和iC2几几乎为零乎为零,负载负载RLL上无上无电流通过电流通过,出现一段出现一段死区死区,这种现象称为这种现象称为交越失真。

交越失真。

2.2.甲乙类互补推挽电路甲乙类互补推挽电路交越失真交越失真

（2）甲乙类互补推挽电路）甲乙类互补推挽电路T11和和T22在一周内的导电时间都比半个周期要在一周内的导电时间都比半个周期要多一些，即有一定的交替时间，因此它们工作在多一些，即有一定的交替时间，因此它们工作在甲乙类状态。

甲乙类状态。

当当T44处于放大区时，其发射结电压处于放大区时，其发射结电压UBE4BE4近似为近似为一常数，若使一常数，若使T44的基极电流的基极电流IB4B4远小于流过远小于流过R11、R22的电流则有：

的电流则有：

，调整电阻，调整电阻R11、R22的值的值即可满足偏置电压的需要。

即可满足偏置电压的需要。

甲乙类互补推挽电路甲乙类互补推挽电路用二极管提供偏置用二极管提供偏置用用UBE倍增电路提供偏置倍增电路提供偏置3.3.单电源互补推挽电路单电源互补推挽电路采用一个电源的互补推挽电路采用一个电源的互补推挽电路在理想情况下在理想情况下在理想情况下在理想情况下,当输入信号当输入信号当输入信号当输入信号uuii为负半周最大值时为负半周最大值时为负半周最大值时为负半周最大值时,T1,T1截止、截止、截止、截止、T2T2饱和导通饱和导通饱和导通饱和导通,负载负载负载负载RRLL上得到最大的正向输出电上得到最大的正向输出电上得到最大的正向输出电上得到最大的正向输出电压幅度压幅度压幅度压幅度UUomom+,其值为：

其值为：

其值为：

其值为：

UUomom+=VVCCCC/2/2UUCE（sat）2CE（sat）2VVCCCC/2/2；当输入信号当输入信号当输入信号当输入信号uuii为正半周最大值时为正半周最大值时为正半周最大值时为正半周最大值时,T1,T1、T3T3饱和导通饱和导通饱和导通饱和导通,负负负负载载载载RRLL上得到最大的负向输出电压幅度上得到最大的负