西南交通大学：《模拟电子技术》第五章 功率放大电路

第五章功率放大电路 n功放电路的特点及其研究对象 互补对称功放电路 n甲乙类互补对称电路 变压器功放 n集成功放简介

第五章 功率放大电路 功放电路的特点及其研究对象 互补对称功放电路 甲乙类互补对称电路 变压器功放 集成功放简介

1.功放电路与普通放大电路的比较 共同点:都是能量转换电路,把直流能量转换为交 变能量 不同点: 普通放大电路:要求负载得到不失真电压信 号,不要求输出功率;电路工作在小信号状 态,研究的问题是电压放大倍数、输入和输 出电阻、带宽等 功率放大电路:要求负载得到一定的不失真或失真 较小的输出功率;电路工作在大信号状态, 研究的问题是提高输出功率和效率

1. 功放电路与普通放大电路的比较 功率放大电路：要求负载得到一定的不失真或失真 较小的输出功率；电路工作在大信号状态， 研究的问题是提高输出功率和效率。 共同点：都是能量转换电路，把直流能量转换为交 变能量 不同点： 普通放大电路：要求负载得到不失真电压信 号，不要求输出功率；电路工作在小信号状 态，研究的问题是电压放大倍数、输入和输 出电阻、带宽等

2.功放电路研究的主要问题 要求输出功率尽可能大,要求输出电流和电压都大,管 子运行在极限状态 电路效率要高:效率是指负载得到的有用信号功率与电 源供给的直流功率之比,比值越大效率越高 非线性失真尽可能小:功率与失真是一对矛盾,一般输 出功率越大失真越严重 ■半导体的散热问题:功放电路中很大一部分功率被集电 结消耗掉,使结温上升,为充分利用允许的管耗输出足 够大的功率,散热非常重要。 功放管的保护问题:为输出足够大的功率,管子承受的 电压很高,通过的电流很大,管子较容易损坏

2. 功放电路研究的主要问题 要求输出功率尽可能大，要求输出电流和电压都大，管 子运行在极限状态。 电路效率要高：效率是指负载得到的有用信号功率与电 源供给的直流功率之比，比值越大效率越高。 非线性失真尽可能小：功率与失真是一对矛盾，一般输 出功率越大失真越严重。 半导体的散热问题：功放电路中很大一部分功率被集电 结消耗掉，使结温上升，为充分利用允许的管耗输出足 够大的功率，散热非常重要。 功放管的保护问题：为输出足够大的功率，管子承受的 电压很高，通过的电流很大，管子较容易损坏

3.提高功放效率的途径 甲类:最高效率50% 在整个周期内ic>0 (导通角=2) 静态工作点是管耗的 主要因素 甲乙类:ic>0的时间大于 半个周期 (x0的时间约为半个 周期(导通角=π)

i C i ( m A )C 3. Q 提高功放效率的途径 vC E 甲类：最高效率50% 在整个周期内 i C>0 （导通角=2 π ） 静态工作点是管耗的 i ( m A )CQv E 主要因素 i C 甲乙类：i C>0的时间大于 半个周期 i ( m A ) CvC E （ π0的时间约为半个 周期（导通角 = π ）

5.1互补对称功放电路 互补对称式功放 ■原理 最大输出功率 效率 乙类功放的失真问题

5.1 互补对称功放电路 ◼ 互补对称式功放 ◼ 原理 ◼ 最大输出功率 ◼ 效率 ◼ 乙类功放的失真问题

1.互补对称功放电路构成 +V CC 参数互补对称, 称为互补对称电路 v CEl 0时vo=0 L v EE

1.互补对称功放电路构成 T1、T2： 参数互补对称， 称为互补对称电路 vI=0 时 vO=0 + + + + + VCC - - - - RL vCE1 vCE2 -VEE T1 T2 ↓ iC1 ↓ iC2 vI vO

2.互补对称功放电路工作原理 T1和T2分别组成射极输出器 Q+V CC EE v1 L R v v>0时T1导通T2截 v0时T截至T2导 至的等效电路 通的等效电路

+ + + + + VCC - - - - RL vCE1 vCE2 -VEE T1 T2 ↓ iC1 ↓ iC2 vI vO 2. 互补对称功放电路工作原理 T1和T2分别组成射极输出器 vI>0 时 T1 导通T2截 至的等效电路 + + + V CC - - R L u i u o T1 vI vO + + + V cc - - R L u i u o T2 vI vO vI<0 时 T1 截至T2导 通的等效电路 -VEE

互补对称功放电路工作原理 输出电压的最大变化范围2Vm Cc=vE=c输出电流的最大变化范围2Lom 10时的工作波形

互补对称功放电路工作原理 VCC vI I > 0 cm = 时的工作波形 VEE = V V CC i ( m A ) 1/R cem C 1 L 输出电压的最大变化范围 输出电流的最大变化范围 1/R V v cem I L < 0时的工作波形 :2 :2 V Icm cem Icm C 2 i ( m A ) vC E

3.互补对称功放电路分析计算 (1)输出功率: cn ce 2√22 c cem 2 IR ce 2 2 RI 如果输入足够大,使输出达到最大值ⅤcVcεs,此时的功 率为最大不失真输出功率Pom CCV CES P21a2 2 R 2 RL

3. 互补对称功放电路分析计算 (1) 输出功率: L cem cm L cm cem cm cem o R V I R I V I V P 2 2 2 1 2 1 2 1 2 2 = = = • = 如果输入足够大,使输出达到最大值 ＶCC-VCES ,此时的功 率为最大不失真输出功率 Pom ( ) L CC L CC CES om R V R V V P 2 2 2 1 ≈ - 2 1 =

互补对称功放电路分析计算 (2)电源提供的功率 小=N2J日 每个电源只提供半个周期的电流电源 提供的平均功率为 P,=2V CC n· sin at d(t) 2兀 2 CCcm

互补对称功放电路分析计算      CC cm V CC cm V I P V I t d t 2 sin ( ) 2 1 2 0 = = •  每个电源只提供半个周期的电流,电源 提供的平均功率为： vo =Vom sinωt 时 (2) 电源提供的功率