模拟电路第九章功率放大电路
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第九章 功率放大电路本章内容简介(一) 目标:向L R (扬声器的音圈、电动机绕组、CRT 等)提供一定大小的可控功率(二) 侧重点不同:侧重研究L R 上的功率O P ,而不是o O I V ,(三) 深入研究:在后续课程《高频电子线路》(四) 主要内容✧ 一般问题、特点、分类;✧ O P 、效率、非线性失真(三者之间的矛盾);✧ 互补对称、乙类功放(原理);✧ 集成功放;✧ 散热问题、功率BJT 、VMOS 管(五)学习目标✧ 熟练掌握如何解决输出功率、效率和非线性失真三者之间的矛盾;✧ 要熟练掌握乙类互补对称功率放大电路的组成、分析计算和功率BJT 的选择;✧ 正确理解甲乙类互补对称功放电路的工作原理及计算;✧ 了解各种功率器件及散热问题;(选讲内容)✧ 了解集成功率放大器的使用。
(选讲内容)9.1 功率放大电路的一般问题(1学时)主要内容:本节主要定义了功率放大电路并做了分类。
基本要求:正确理解功率放大电路的定义及种类。
教学要点:1.功率放大电路的定义功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。
它一般直接驱动负载,带负载能力要强。
2.功率放大电路与电压放大电路的区别(1).本质相同电压放大电路或电流放大电路:主要用于增强电压幅度或电流幅度。
功率放大电路: 主要输出较大的功率。
但无论哪种放大电路,在负载上都同时存在输出电压、电流和功率,从能量控制的观点来看,放大电路实质上都是能量转换电路。
因此,功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。
称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。
(2). 任务不同电压放大电路:主要任务是使负载得到不失真的电压信号。
输出的功率并不一定大。
在小信号状态下工作.功率放大电路:主要任务是使负载得到不失真(或失真较小)的输出功率。
在大信号状态下工作。
(3).指标不同电压放大电路:主要指标是电压增益、输入和输出阻抗.功率放大电路:主要指标是功率、效率、非线性失真。
模拟电路功率放大器模拟电路功率放大器是一种重要的电子设备,它能够将输入信号的功率放大到较高的电平,以便驱动负载或者使信号能够传输到更长远的距离。
功率放大器被广泛应用于各个领域,如音频放大器、射频放大器、通信系统等等。
本文将从功率放大器的原理、分类、特点以及应用等方面进行探讨。
一、功率放大器的原理功率放大器的基本原理是将输入信号的功率放大,同时保持电压或电流的增益稳定。
为了实现这一目的,功率放大器通常采用一些特定的电子元件和电路结构。
在功率放大器中,晶体管是一种常用的放大器元件,包括了双极性晶体管(BJT)和场效应管(FET)。
在工作原理上,BJT通过控制输入信号的电流来放大输出功率,而FET则是通过控制输入信号的电压来实现功率放大。
二、功率放大器的分类功率放大器根据不同的工作方式和应用需求,可以被分为多种不同类型。
其中常见的分类包括:A类放大器、B类放大器、AB类放大器、C类放大器和D类放大器。
1. A类放大器: A类放大器是一种线性放大器,能够放大输入信号的完整波形。
它的优点是输出信号质量较好,但功率效率相对较低。
2. B类放大器: B类放大器是一种开关放大器,只有在输入信号超过某个阈值时才会被放大,这使得功率效率得到了提高。
然而,B类放大器会引入扭曲和失真。
3. AB类放大器: AB类放大器是A类放大器和B类放大器的结合,它是为了兼顾好的信号质量和较高的功率效率。
AB类放大器在工作时,仅在输入信号接近阈值时才会使用B类的开关特性。
4. C类放大器: C类放大器是专为高效能输出而设计的放大器。
在C类放大器中,输出波形会被截断,引入了更高的失真,但功率效率却相对较高。
5. D类放大器: D类放大器是一种脉冲调制放大器,它通过高速开关来将输入信号转换为高频的脉冲信号,并使用滤波器将其转换为电平模拟信号。
D类放大器具有高功率效率和较低的失真。
三、功率放大器的特点功率放大器具有以下几个特点:1. 功率放大: 功率放大器能够放大输入信号的功率到更高的电平,以满足不同应用的需求。
第9章功率放大电路9.1 教学要求学习功率放大电路需要了解功率放大电路的类型及特点;理解功率放大电路最大输出功率和转换效率的分析方法;了解功率放大电路在实际应用中的相关问题。
9.2 基本概念1 功率放大电路的主要特点(1)功率放大电路的基本特点与电压放大电路比较,功率放大电路的主要特点如表1所示。
(2) 各类功率放大电路的特点比较甲类、乙类、甲乙类放大电路的主要特点及用途比较如表2所示。
电路工作点位置及集电极电流特点用途甲类三极管的导通角0360=θ。
静态电流比较高,管耗大,电路效率低。
用于小信号放大电路乙类三极管的导通角0180=θ。
静态电流等于零,管耗小,电路效率高,但波形失真。
用于功率放大电路甲乙类三极管的导通角00360180<<θ。
静态电流很小,管耗小,电路效率高,且波形失真较乙类小。
用于功率放大电路 2 功率放大电路的主要指标(1)最大输出功率设输出电压的幅值为om V ,输出电流的幅值为om I ,则输出功率om om om om o 2122I V I V P =⨯= (9.1)最大输出功率是在输出信号基本不失真的情况下,负载上可能获得的最大输出功率。
omax omax omax 21I V P = (9.2)式中,max o P 表示最大输出功率,max o V 表示最大输出电压的幅值,max o I 表示最大输出电流的幅值。
(2)直流电源供给的功率直流电源供给的功率是直流功率,其值等于电源输出电流平均值与电源电压的积。
⎰⋅=⋅=πωπ20C CC C(AV)CC V )(21t d i V i V P (9.3)式中,C(AV)i 为C i 的平均值,即集电极电流的直流分量,当C i 的正、负半周对称时CQ C(AV)I i =,CQ I 是集电极电流的静态值。
上式是针对单电源功放电路的,若是双电源功放,则V P 应为两个电源提供的功率之和。
(3)管耗管耗即功放管消耗的功率,它主要发生在集电结上,称为集电极耗散功率T P 。
功率放大电路基本要求∙ 熟练掌握: 功率放大电路OCL 、OTL 的工作原理,输出功率和效率的估算。
∙ 正确理解: 非线性失真。
难点重点学习时,首先从功率放大电路与电压放大电路比较中,明确功率放大电路主要问题,本章内容是围绕这一中心展开。
抓住功放电路中主要矛盾:提高效率及非线性失真之间的矛盾,推出OCL ,OTL 几种功能的电路。
一、用图解法分析电路的性能指标1.合成特性曲线(1) 横坐标:vCE1为正,vCE2为负,即-vCE2为正,方向为从左至右。
对应点:vCE1=2Vcc ,-vCE2=0;vCE1=Vcc ,-vCE2=Vcc ;vCE1=0 ,-vCE2=2VCC(2) 纵坐标:iC1、iC2方向相反,所以两个纵坐标反向。
(3) 静态工作点:静态时,两管的Q 点在横坐标上,且重合。
VCEQ1=Vcc ,-VCEQ2=Vcc ,IC1=IC2=0(4) 交流负载线:两管参数相同,其交线负载线是同一条过(VCC ,0)的直线。
(5) vo 的正向为从右向左,零点为两管的Q 点,T1导通vo =Vcc-vCE1;T2导通 vo =-Vcc-vCE2。
2.性能指标计算(1) 输出功率Po当输入信号足够大,且输出波形不失真,则输出电压达最大值,即Vom(max)=Vcc-VCES最大不失真功率Po(max)=1/2*(Vcc-VCES )*(Vcc-VCES )/RL 理想情况下,VCES =0,Vom(max)=Vcc ,则Po(max)=1/2*Vcc*Vcc /RL(2) 直流电源供给的功率PV (注意:直流电源供给的功率PV 与输入信号有关。
)(3)电路的能量转换效率理想情况,η=78.5%;要提高效率,在满足失真要求条件下,应尽可能加大输入信号的幅度,同时减少管子饱和压降VCES 。
二、乙类、甲乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL ):(参考内容提要)三、甲乙类单电源互补对称功率放大电路(OTL ):(参考内容提要5.1功率放大电路的一般问题一、功率放大电路与电压放大电路的比较一个实用的放大器通常由输入级、中间级、输出级组成。