第二十七讲 功率放大电路第二十七讲 功率放大电路一、概述二、互补输出级的分析计算一、概述
1,功率放大电路研究的问题
( 1) 性能指标:输出功率和效率。
若已知 Uom,则可得 Pom。 L
2
om
om R
UP?
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。
( 2) 分析方法:因大信号作用,故应采用图解法。
( 3) 晶体管的选用:根据极限参数选择晶体管。
在功放中,晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集电极电流,承受的最大管压降接近 c-e反向击穿电压,消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。
2,对功率放大电路的要求
( 1)甲类方式:晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态
( 2)乙类方式:晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态
( 3)甲乙类方式:晶体管在信号的多半个周期处于导通状态
( 1)在电源电压一定的情况下,最大不失真输出电压最大,即输出功率尽可能大。
( 2)效率尽可能高,因而电路损耗的直流功率尽可能小,
静态时功放管的集电极电流近似为 0。
3、晶体管的工作方式
( 1)变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路
① 输入信号增大,输出功率如何变化?
② 输入信号增大,管子的平均电流如何变化?
③ 输入信号增大,电源提供的功率如何变化?效率如何变化?
4,功率放大电路的种类适合做功放吗?
乙类推挽电路信号的正半周 T1导通,T2截止;负半周 T2导通,T1截止。
两只管子交替工作,称为,推挽,。设 β为常量,则负载上可获得正弦波。输入信号越大,电源提供的功率也越大。
2
C E SCC
om
UVU
i B
BEu
0
( 2) OTL电路
+
2
CC
EBI
VUUu静态时,
输入电压的正半周:
+ VCC→T 1→ C→ RL→ 地
C 充电。
输入电压的负半周:
C 的,+” → T2→ 地 → RL→ C
,-”
C 放电。
C 足够大,才能认为其对交流信号相当于短路。
OTL电路低频特性差。
2
)2( C E SCC
om
UVU
因变压器耦合功放笨重、自身损耗大,故选用 OTL电路 。
( 3) OCL电路输入电压的正半周:
+ VCC→T 1→ RL→ 地输入电压的负半周:
地 → RL →T 2 → - VCC
两只管子交替导通,两路电源交替供电,双向跟随。
2
C E SCC
om
UVU
+
静态时,UEQ= UBQ= 0。
( 4) BTL电路输入电压的正半周:+ VCC→ T 1 → RL→ T 4→ 地输入电压的负半周:+ VCC→ T 2 → RL→ T 3→ 地
2
2 C E SCC
om
UVU
① 是双端输入、双端输出形式,输入信号、负载电阻均无接地点。
②管子多,损耗大,使效率低。
几种 电路的比较变压器耦合乙类推挽,单电源供电,笨重,效率低,低频特性差。
OTL电路,单电源供电,低频特性差。
OCL电路,双电源供电,效率高,低频特性好。
BTL电路,单电源供电,低频特性好;双端输入双端输出。
二,互补输出级的分析估算求解输出功率和效率的方法,
然后求出电源的平均功率,
CCC ( A V )V VIP
效率
Vom PP
1,输出功率
2
C E SCC
om
UVU
L
2
C E SCC
om 2
)(
R
UVP
L
2
om
om R
UP?在已知 RL的情况下,先求出 Uom,则
2,效率
L
C E SCCCC
CC
π
0
L
C E SCC
V
)(
π
2
) d( s in
π
1
R
UVV
tVt
R
UV
P
L
2
C E SCC
om 2
)(
R
UVP
CC
C E SCC
4
π
V
UV
3,晶体管的极限参数
CM
L
CC
m a xC IR
Vi
C E O ( B R )CCm a xCE 2 UVu
ttRUtUVP d s in) s in(π2 1
L
OMπ
0 OMCCT
PT对 UOM求导,并令其为 0,可得
CCCCOM 6.0π
2 VVU
在输出功率最大时,因管压降最小,
故管子损耗不大;输出功率最小时,因集电极电流最小,故管子损耗也不大。
管子功耗与输出电压峰值的关系为
L
2
2
CC
T m a x π R
VP?
omom2T ma x
L
2
CC
omC E S 2.0π
2
20 PPPR
VPU,,则若因此,选择晶体管时,其极限参数
L
2
CC
m a xTCM
CCm a xCEC E O ( B R )
L
CC
m a xCCM
2
2.0
2
R
V
PP
VuU
R
V
iI
将 UOM代入 PT的表达式,可得
1,指出图中放大电路部分;
2,说明电路中是否引入了级间反馈,是直流反馈还是交流反馈,若 为交流负反馈则说明其反馈组态;
3,最大输出功率和效率的表达式;
4,说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值;
5,说明 D1~ D3和 RW的作用,C1~ C4的作用;
6,说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。
讨论一讨论二,图示各电路属于哪种功放?
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论三,出现下列故障时,将产生什么现象?
1,R2短路;
2,R2断路;
3,D1短路;
4,D1断路;
5,T1集电极开路。
T2,T5的极限参数:
PCM= 1.5W,ICM= 600mA,UBR( CEO) = 40V。
1,功率放大电路研究的问题
( 1) 性能指标:输出功率和效率。
若已知 Uom,则可得 Pom。 L
2
om
om R
UP?
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。
( 2) 分析方法:因大信号作用,故应采用图解法。
( 3) 晶体管的选用:根据极限参数选择晶体管。
在功放中,晶体管通过的最大集电极或射极电流接近最大集电极电流,承受的最大管压降接近 c-e反向击穿电压,消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工作在尽限状态。
2,对功率放大电路的要求
( 1)甲类方式:晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态
( 2)乙类方式:晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态
( 3)甲乙类方式:晶体管在信号的多半个周期处于导通状态
( 1)在电源电压一定的情况下,最大不失真输出电压最大,即输出功率尽可能大。
( 2)效率尽可能高,因而电路损耗的直流功率尽可能小,
静态时功放管的集电极电流近似为 0。
3、晶体管的工作方式
( 1)变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路
① 输入信号增大,输出功率如何变化?
② 输入信号增大,管子的平均电流如何变化?
③ 输入信号增大,电源提供的功率如何变化?效率如何变化?
4,功率放大电路的种类适合做功放吗?
乙类推挽电路信号的正半周 T1导通,T2截止;负半周 T2导通,T1截止。
两只管子交替工作,称为,推挽,。设 β为常量,则负载上可获得正弦波。输入信号越大,电源提供的功率也越大。
2
C E SCC
om
UVU
i B
BEu
0
( 2) OTL电路
+
2
CC
EBI
VUUu静态时,
输入电压的正半周:
+ VCC→T 1→ C→ RL→ 地
C 充电。
输入电压的负半周:
C 的,+” → T2→ 地 → RL→ C
,-”
C 放电。
C 足够大,才能认为其对交流信号相当于短路。
OTL电路低频特性差。
2
)2( C E SCC
om
UVU
因变压器耦合功放笨重、自身损耗大,故选用 OTL电路 。
( 3) OCL电路输入电压的正半周:
+ VCC→T 1→ RL→ 地输入电压的负半周:
地 → RL →T 2 → - VCC
两只管子交替导通,两路电源交替供电,双向跟随。
2
C E SCC
om
UVU
+
静态时,UEQ= UBQ= 0。
( 4) BTL电路输入电压的正半周:+ VCC→ T 1 → RL→ T 4→ 地输入电压的负半周:+ VCC→ T 2 → RL→ T 3→ 地
2
2 C E SCC
om
UVU
① 是双端输入、双端输出形式,输入信号、负载电阻均无接地点。
②管子多,损耗大,使效率低。
几种 电路的比较变压器耦合乙类推挽,单电源供电,笨重,效率低,低频特性差。
OTL电路,单电源供电,低频特性差。
OCL电路,双电源供电,效率高,低频特性好。
BTL电路,单电源供电,低频特性好;双端输入双端输出。
二,互补输出级的分析估算求解输出功率和效率的方法,
然后求出电源的平均功率,
CCC ( A V )V VIP
效率
Vom PP
1,输出功率
2
C E SCC
om
UVU
L
2
C E SCC
om 2
)(
R
UVP
L
2
om
om R
UP?在已知 RL的情况下,先求出 Uom,则
2,效率
L
C E SCCCC
CC
π
0
L
C E SCC
V
)(
π
2
) d( s in
π
1
R
UVV
tVt
R
UV
P
L
2
C E SCC
om 2
)(
R
UVP
CC
C E SCC
4
π
V
UV
3,晶体管的极限参数
CM
L
CC
m a xC IR
Vi
C E O ( B R )CCm a xCE 2 UVu
ttRUtUVP d s in) s in(π2 1
L
OMπ
0 OMCCT
PT对 UOM求导,并令其为 0,可得
CCCCOM 6.0π
2 VVU
在输出功率最大时,因管压降最小,
故管子损耗不大;输出功率最小时,因集电极电流最小,故管子损耗也不大。
管子功耗与输出电压峰值的关系为
L
2
2
CC
T m a x π R
VP?
omom2T ma x
L
2
CC
omC E S 2.0π
2
20 PPPR
VPU,,则若因此,选择晶体管时,其极限参数
L
2
CC
m a xTCM
CCm a xCEC E O ( B R )
L
CC
m a xCCM
2
2.0
2
R
V
PP
VuU
R
V
iI
将 UOM代入 PT的表达式,可得
1,指出图中放大电路部分;
2,说明电路中是否引入了级间反馈,是直流反馈还是交流反馈,若 为交流负反馈则说明其反馈组态;
3,最大输出功率和效率的表达式;
4,说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值;
5,说明 D1~ D3和 RW的作用,C1~ C4的作用;
6,说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。
讨论一讨论二,图示各电路属于哪种功放?
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论三,出现下列故障时,将产生什么现象?
1,R2短路;
2,R2断路;
3,D1短路;
4,D1断路;
5,T1集电极开路。
T2,T5的极限参数:
PCM= 1.5W,ICM= 600mA,UBR( CEO) = 40V。