第九章低频功率放大电路1_第九章功率放大电路

2020-02-27 其他范文下载本文

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第九章低频功率放大电路

一个实用的放大器一般通常包括三个部分：

输入级：与信号源相连，要求输入电阻大，噪声低，共摸抑制能力强，阻抗匹配等。

中间级：主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压。

输出级：主要要求向负载提供足够大和功率，以便推动负载，所以功率放大电路的主要任务是放大信号的功率。§1低频功率放大电路概述

一、分类

按放大信号的频率分

低频功率放大电路：用于放大音频范围(几十赫兹～几十千赫兹)高频功率放大电路：用于放大射频范围(几百千赫兹～几十兆赫兹)按功率放大电路中晶体管导通时间的不同

甲类功率放大电路：它的主要特征是在输入信号的整个周期内，晶体管均导通，有电流流过。

乙类功率放大电路：它的主要特征是在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通，有电流流过。

甲乙类功率放大电路：它的主要特征是在输入信号的整个周期内，管子导通时间大于半周而小于全周。

丙类功率放大电路：它的特征是管子导通时间小于半个周期。在甲类功率放大电路中，由于在信号全周期内管子均导通，故非线性失真较小，但输出功率和效率均低，因而在低频功率放大器中主要用乙类或甲乙类功率放大电路。

二、功率放大器的特点

1．输出功率要足够大

如输入信号是某一频率的正弦波，则输出功率表达为

式中有、均为有效值。如用幅值表示，、代入上式

式中Im、Um均为负载RL上的正弦信号的电流、电压的幅值。2．效率要高

3．非线性失真要小

三、提高输出功率的方法

1．提高电源电压

输出功率取决于三极管输出电流和输出电压。提高电源电压可增大输出电压和输出电流。但要注意。

2．改善器件的散热条件

四、提高效率的方法

=25% 1．改变功放管的工作状态

将静态工作点Q下移，这时三极管只在半个信号周期内导通，另半个周期处于截止状态，即导通角2．选择最佳负载

§2互补对称功率放大电路

一、双电源互补对称电路(OCL电路)Output Capacitor Le—OCL，工作在乙类放大状态。

1．电路的组成和工作原理

电路如图所示，V1为NPN型三极管，V2为PNP型三极管。为保证工作状态良好，要求该电路具有良好的对称性，即V1、V2管特性对称，并且正负电源对称。当信号为0时，偏流为0，它们均工作在乙类放大状态。

由于该电路中两个管子导电特性互为补充，电路对称，因此该电路称为互补对称功率放大电路。2．指标计算 ⑴输出功率Po

当考虑饱和压降Uces时，输出的最大电压幅值为：

一般情况下，Ucem总是小于电源电压UCC值，故引入电源利用系数

当忽略饱和压降Uces时，即=1，输出功率可接下式估算：

⑵电源供给功率PE

在乙类互补对称放大电路中，每个晶体三极管的集电极电流的波形均为半个周期的正弦波形，它的平均值为。

⑶效率

当=1时，效率最高，即

⑶集电极功率损耗Pc

为求最大集电极功率损耗

每只管子的功耗为

由上可得出在互补对称功率放大电路中选择功率管的原则： ⑷存在问题 ①交越失真

在前面的讨论中我们认为三极管的门限电压为0，且认为是线性关系。实际中晶体管的输入特性门限电压不为0，且电压、电流关系也不是线性关系，在输入电压较低时，输入的基极电流很小，故输出电流也十分小。因此输出电压在输入电压较低时，存在一小段死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生了失真。由于这种失真出现在过0处，故称为交越失真。

克服交越失真的措施就是避开死区电压区，使每一个晶体管处于微导通状态。当输入信号一旦加入，晶体管立即进入线性放大区。而当静态时，虽然每一个晶体管处于微导通状态，由于电路对称，两管静态电流相等，流过负载的电流为0，从而消除了交越失真。

图a 图b 图c UBE倍压电路

②复合管

一般大功率管的电流放大系数

比较小，而输出电流又要求比较大，就

值，一般采用

为要求有大的推动电流。前级提供是比较难的。提高功放管的复合管来解决此问题。

12V输出电压，8

负载，输出电流为1.5A，其幅值约为2.12A。若20，则要求推动电流为100mA以上。

复合管就是将两个三极管串接起来当一个三极管用。具体的接法为将第一管集电极或发射极接至第二管的基极。并保证两管的(基极)电流能流通。它的等效电流放大倍数近似为

①NPN+NPN→发射极1→基极2→NPN→②PNP+PNP→发射极1→基极2→PNP→③NPN+PNP→集电极1→基极2→NPN→

④PNP+NPN→集电极1→基极2→PNP→ 可见：