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文档简介
项目九——双电源互补对称功率放大电路项目9
双电源互补对称功率放大电路
内容:双电源互补对称功率放大电路构成和特性分析。学习要求:
目的:了解双电源互补对称功率放大电路构成,掌握其特性分析。重点:双电源互补对称功率放大电路的特性分析。难点:双电源互补对称功率放大电路的特性分析。
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。为了获得大的输出功率,必须使
输出信号电压大;
输出信号电流大;
放大电路的输出电阻与负载匹配。电压放大器一般工作在甲类,三极管360°导电,其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的效率不高,理论上不超过25%。乙类180°导电丙类<180°导电甲乙类180°~360°导电甲类360°导电三极管根据导通时间可分为如下四个状态:双电源互补功率放大电路(1)电路组成 双电源互补功率放大电路如图所示。它由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL互补功率放大电路。(2)工作原理
当输入信号处于正半周时,且幅度远大于三极管的开启电压,此时NPN型三极管导电,有电流通过负载RL,按图中方向由上到下,与假设正方向相同。
当输入信号为负半周时,且幅度远大于三极管的开启电压,此时PNP型三极管导电,有电流通过负载RL,按图中方向由下到上,与假设正方向相反。因此,在ui整个周期内,T1、T2两个三极管一个正半周,一个负半周轮流导电,交替工作,互相补充,在负载上将正半周和负半周合成在一起,得到一个完整的不失真波形。动画9-1
严格说,输入信号很小时,达不到三极管的开启电压,三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真,这个失真称为交越失真。如图所示。交越失真动画9-2动画9-3
为解决交越失真,可给三极管稍稍加一点偏置,使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电路如图所示。
(a)利用二极管提供偏置电压(b)利用三极管恒压源提供偏置
(3)参数计算
1.最大不失真输出功率Pomax
设互补功率放大电路为乙类工作状态,输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降,负载上的最大不失真功率为
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率,信号越大,电流越大,电源功率也越大。直流电源功率PV的表达式推导如下2.电源功率PV
即PV∝Vom。当Vom趋近VCC时,显然PV
近似与电源电压的平方成比例。
3.三极管的管耗PT
电源输入的直流功率,有一部分通过三极管转换为输出功率,剩余的部分则消耗在三极管上,形成三极管的管耗。显然
将PT画成曲线,如图所示。乙类互补功放电路的管耗
显然,管耗与输出电压幅度有关,图中画阴影线的部分即代表管耗,PT与Vom成非线性关系,有一个最大值。用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生在处,将Vom=0.64VCC代入PT表达式,可得PTmax为:对一只三极管乙类互补功放电路的管耗4.效率η当Vom=VCC
时效率最大,η=π/4=78.5%。从以上分析可知,若想得到预期的最大输出功率,则功放管的选择需满足以下原则:(1)每个功放管的最大允许管耗PTm≥0.2POm。
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