模电第九章-功率放大电路.ppt

第九章 功率放大电路,清华大学,第九章 功率放大电路,9.1 概述,9.2 互补输出级的分析计算,9.1 概述,一、功率放大电路研究的问题,二、对功率放大电路的要求,三、晶体管的工作方式,四、功率放大电路的种类,1.性能指标：输出功率和效率。若已知Uom，则可得Pom。,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，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近c-e反向击穿电压U(BR)CEO，集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗散功率PCM。称为工作在尽限状态。,一、功率放大电路研究的问题,二、对功率放大电路的要求,1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最大。2.效率尽可能高:即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。,三、晶体管的工作方式,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.变压器耦合功率放大电路,输入信号增大，输出功率如何变化？输入信号增大，管子的平均电流如何变化？输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？,四、功率放大电路的种类,做功放适合吗？,单管甲类电路,为什么管压降会大于电源电压？,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 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.OTL 电路,输入电压的正半周：VCCT1CRL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。,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：VCCT1RL地,输入电压的负半周：地RL T2 VCC,两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。,静态时，UEQ UBQ0。,4.BTL 电路,输入电压的正半周：VCC T1 RL T4地,输入电压的负半周：VCC T2 RL T3地,是双端输入、双端输出形式，输入信号、负载电阻均无接地点。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。,9.2 互补输出级的分析计算,一、输出功率,二、效率,三、晶体管的极限参数,然后求出电源的平均功率，,效率,在已知RL的情况下，先求出Uom，则,求解输出功率和效率的方法,一、输出功率,大功率管的UCES常为23V。,二、效率,3.晶体管的极限参数,PT对UOM求导，并令其为0，可得,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,因此，选择晶体管时，其极限参数,将UOM代入PT的表达式，可得,讨论一,3.最大输出功率和效率的表达式；,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；,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D1D3和RW的作用，C1C4的作用；,6.说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。,讨论二：图示各电路属于哪种功放？,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：PCM1.5W，ICM600mA，UBR（CEO）40V。,故障分析的问题，答案具有多样性，需多方面思考！,功放的故障问题，特别需要考虑故障的产生是否影响功放管的安全工作！,