模拟电子电路及技术基础笫九章.ppt

911功率放大器的特点及工作状态分类,二、特点,(1) 大信号工作。,(2) 分析方法以图解法为主。,(3) 非线性失真矛盾突出。,(4) 提高效率成为重要的关注点。,(5) 功率器件的安全问题必须考虑。 (过压、过流、散热等),一、功能：,不失真的传给负载足够大的功率,二、工作状态分类 根据直流工作点的位置不同，放大器的工作状态可分为A类(甲类)、B类(乙类)、C类(丙类)等。,A类(甲类)：工作点Q较高(ICQ大)，信号360内，管子均导通。 通角： 180 ,B类(乙类)：工作点Q选在截止点，管子只有半周导通， 另外半周截止。 通角： 90 ,C类(丙类)：工作点Q选在截止点面， 信号导通角小于180 通角： 90 ,AB类,分析结果表明：,A类工作时非线性失真虽小，但效率太低，且没有收到信号时，电源仍供给功率(ICQ0)，这些功率将转化为无用的管耗。,B类工作时非线性失真虽大(波形只有半周)，但效率却很高，只要我们在电路结构上加以弥补，非线性失真是可以减小的，所以，在功率放大器中大多采用B类工作。,C类工作主要用于高频功率放大器中，这里不予讨论。,9.2 互补跟随乙类(B类)功率放大器,一、双电源互补跟随乙类功率放大器(OCL电路) OTL：Output TransformerLess OCL：Output CapacitorLess,1.电路,图9.2.1 互补跟随乙类功率放大器(OTL电路),1)输出交流功率PL,令 称之为电压利用系数，那么式可改写为,信号越大，Uo增大，电压利用率也增大。若忽略集电极饱和电压，则最大=1，故最大输出功率PLm为,V1、V2为半周工作，但负载电流却是完整的正弦波。,2)电源提供的功率,当信号最大时，UomUCC，电源输出最大功率:,当信号为零时，工作点接近于截止点，ICQ=0，电源不提供功率；而随着信号的增大，iC1增大，电源提供的功率也将随之增大。这点与A类功放有本质的差别。,PE=UCC(iC1的直流分量)+|UEE|(iC2的直流分量),3)每管转换能量的效率,当信号最大，=1时，效率达到最高：,一般: 50%60%,4)每个管子损耗PC,可见，每个管子的损耗PC是输出信号振幅的函数。将PC对Uo求导，可得出最大管耗PCm。令,得出，当 时，每管的损耗最大：,那么，我们可以得出一个重要结论，即PCm与最大输出功率的关系为,该式提供了选择功率管功耗的依据。例如，负载要求的最大功率PLm=10W，那么只要选一个功耗PCm大于0.2PLm=2W的功率管就行了。,3.选择功率管,(2)已知PLm，选择管子允许的最大功耗PCM。 管子允许的最大功耗,为保证晶体功率管的安全和输出功率的要求，电源及输出功率管参数的选择原则如下：,(1)已知PLm及RL，选UCC，则,(3) 管子的击穿电压U(BR)CEO。,(4)管子允许的最大电流ICM。,当信号最大时，一管趋于饱和，而另一管趋于截止，截止管承受的最大反压为UCC+|UEE|=2UCC，所以,二、单电源互补跟随乙类功率放大器,DC :,V1导通、V2截止时，V1给负载RL提供电流；,当V1截止、V2导通时，电容C充当V2的电源，只要C足够大，在信号变化一周内，电容电压可以保持基本恒定UCC/2。,负载得到的交流电压振幅的最大值为:,故，该电路负载得到的最大交流功率PLm为:,为保证功率放大器良好的低频响应，电容C必须满足,fL为放大器下限频率,三、复合管及准互补乙类功率放大器(OCL电路),在功率放大器中，输出功率大，输出电流也大。如要求输出功率PLm=10W，负载电阻为10，那么，功率管的电流峰值ICm=1.414A。若功率管的=30，则要求基极驱动电流IBm=41.1mA。 前级晶体管放大器或运算放大器，若输不出这样大的电流来驱动后级功率管，则需要引入复合管。复合管又称达林顿电路。复合管的总值为,等效值的增大，意味着前级供给的电流可以减少。组成复合管的原则有以下几点：,(1)电流流向要一致。,(2)各极电压必须保证所有管子工作在放大区，即保证e结正偏，c结反偏。,(3)因为复合管的基极电流iB等于第一个管子的iB1，所以复合管的性质取决于第一个晶体管的性质。若第一个管子为PNP，则复合管也为PNP,反之为NPN。正确的复合管连接方式有四种，如图96所示。,复合管的构成,复合管功率放大器:NPN与NPN构成NPN,PNP与NPN构成PNP,9.3 D类功率放大器,单片集成功率放大器一一LM386,散热器及热阻模型,二次击穿现象一一不可逆的损坏,晶体管安全工作区,大功率VMOS管,简化的差动放大器,公式推导：,可见，差动放大器线性动态范围很小 超过 ,电路进入限幅状态，产生严重 的非线性失真。,i,C1,i,C2,I,0,u,id,传输特性,关于放大倍数的讨论,可见，增益AU正比于恒流源电流I。那么，改变I就可以控制增益。 如果使I受到另外一个信号ub的控制，那么就可以实现信号的相乘。 即，,扩大线性动态范围的方法加射极负反馈