第一节 学习要求:
1.了解功率放大电路的主要特点及其分类;
2.熟悉常用功放电路的工作原理及最大输出功率和效率 的计算;
3.了解集成功率放大电路及其应用。
本章的重点:
ocl、otl 功率放大器
本章的难点:
功率放大电路主要参数分析与计算
第二节 功率放大电路的一般问题
功放以获得输出功率为直接目的。它的一个基本问题就是在电源一定的条件下能输出多大的信号功率。功率放大器既然要有较大的输出功率,当然也要求电源供给更大的注入功率。因此,功放的另一基本问题是工作效率问题。即有多少注入功率能转换成信号功率。另外, 功放在大信号下的失真,大功率运行时的热稳定性等问题也是需要研究和解决的。
一、功率放大电路的特点、基本概念和类型
1、特点:
(1) 输出功率大
(2) 效率高
(3) 大信号工作状态
(4) 功率bjt的散热
2、功率放大电路的类型
(1) 甲类功率放大器
特点:
· 工作点q处于放大区,基本在负载线的中间,见图5.1。
· 在输入信号的整个周期内,三极管都有电流通过。
· 导通角为360度。
缺点:
效率较低,即使在理想情况下,效率只能达到50%。
由于有icq的存在,无论有没有信号,电源始终不断地输送功率。当没有信号输入时,这些功率全部消耗在晶体管和电阻上,并转化为热量形式耗散出去;当有信号输入时,其中一部分转化为有用的输出功率。
作用:
通常用于小信号电压放大器;也可以用于小功率的功率放大器。
(2) 乙类功率放大器
特点:
· 工作点q处于截止区。
· 半个周期内有电流流过三极管,导通角为180度。
· 由于icq=0,使得没有信号时,管耗很小,从而效率提高。
缺点:
波形被切掉一半,严重失真,如图5.2所示。
作用:
用于功率放大。
(3) 甲乙类功率放大器
特点:
· 工作点q处于放大区偏下。
· 大半个周期内有电流流过三极管,导通角大于180度而小于360度。
· 由于存在较小的icq,所以效率较乙类低,较甲类高。
缺点:
波形被切掉一部分,严重失真,如图5.3所示。
作用:
用于功率放大。
第三节 乙类双电源互补对称功率放大电路
一、电路组成
在图5.4所示电路中,两晶体管分别为npn管和pnp管,由于它们的特性相近,故称为互补对称管。
静态时,两管的icq=0;有输入信号时,两管轮流导通,相互补充 。既避免了输出波形的严重失真,又提高了电路的效率。
由于两管互补对方的不足,工作性能对称, 所以这种电路通常称为互补对称电路。
二、分析计算
1. 输出特性曲线的合成
因为输出信号是两管共同作用的结果, 所以将t1、t2合成一个能反映输出信号和通过负载的电流的特性曲线。合成时考虑到:
(1)vi=0时,vceq1=vcc , -vceq2=vcc, 因此 q1=q2 。
(2)由流过rl的电流方向知ic1与ic2方向相反。即两个纵坐标轴相反。
(3)特性的横坐标应符合:vce1+vec2=vcc-(-vcc)=2vcc
vce1的原点与-vce2=2vcc点重合;-vce2的原点与+vce1=2vcc点重合。
由以上三点,得两管的合成曲线如图5.6所示。这时负载线过vcc点形成一条斜线,其斜率为-/rl。显然,允许的ic的最大变化范围为2icm,vce的变化范围为2(vcc-vces)=2vcem=2icmrl。如果忽略bjt的饱和压降vces,vcem=icmrl≈vcc。
2. 计算输出功率po
在输入正弦信号幅度足够的前提下,即能驱使工作点沿负载线在截止点与临界饱和点之间移动。如图5.6所示波形。 输出功率用输出电压有效值v0和输出电流i0的乘积来表示。设输出电压的幅值为vom,则
这恰好是图5.6中△abq的面积。因为iom=vom/rl,所以
图5.5中的t1 、t2可以看成工