模拟电子技术基础第8章功率放大电路课件.ppt

1、模拟电子技术模拟电子技术电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程第五章第五章 功率放大电路功率放大电路武汉理工大学武汉理工大学信息工程学院信息工程学院电子技术基础课程组电子技术基础课程组上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5 功率放大电路功率放大电路 本章主要内容本章主要内容 引言引言 5.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题 5.2 乙类双电源互补对称功率放大器乙类双电源互补对称功率放大器 5.3 甲乙类互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器 5.4 集成功率放大器集成功率放大器 5.5 功率器件功率器件上页上页下页下页电子

2、技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.1功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题 本节主要内容本节主要内容 1.功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象 2.功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.1功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题功率放大电路功率放大电路:要求获得一定的不失真的输出功率要求获得一定的不失真的输出功率。电压放大电路电压放大电路:要求负载得到不失真的电压信号要求负载得到不失真的电压信号。通常在大信

3、号下工作，一般采用图解法进行分析。通常在大信号下工作，一般采用图解法进行分析。讨论的问题是：讨论的问题是：要求输出功率尽可能大。要求输出功率尽可能大。效率要高。效率要高。非线性失真要小。非线性失真要小。功率管的散热问题功率管的散热问题功率大功率大VoVo、IoIo大大发热发热讨论的主要指标：电压增益（讨论的主要指标：电压增益（v v），输入，输入、输出电、输出电阻阻（R Ri i,R,Ro o）输出功率不一定大。输出功率不一定大。分析方法：小信号模型分析法分析方法：小信号模型分析法比较比较1.功率放大电路的特点及主要研究对象功率放大电路的特点及主要研究对象上页上页下页下页电子技术基础精品课程电

4、子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.1功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题在一周期内在一周期内i ic c 0 0，最大效率最大效率5050v vC C E EQ Qi ic cI ICQCQtt I ICQCQi ic c2.功率放大电路提高效率的主要途径功率放大电路提高效率的主要途径O OO O上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础在一周期内有半个周期以上在一周期内有半个周期以上i ic c 0 0I ICQCQi ic ctt v vCECEQ Qi ic cI ICQCQO OO O5.1功率放大电路的一般问题

5、功率放大电路的一般问题上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础在一周期内只有半个周期在一周期内只有半个周期i ic c 0 0，最大效率最大效率78.578.5I ICQCQi ic ctt Q Qi ic cv vCECEI ICQCQ=0=0虽然提高了效率，但出现了严重的波形失真，需要改进电路既不失真，又要高效率O OO O5.1功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础 输出功率输出功率 Po 管耗管耗PT5.2.1 电路组成电路组成5.2.2 分析计

6、算分析计算 5.2.3 BJT的选择的选择 电源供给的功率电源供给的功率PV 效率效率5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路 最大管耗和最大输出功率的关系最大管耗和最大输出功率的关系 功率功率BJT的选择的选择 电路组成电路组成 工作原理工作原理上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路5.2.1 电路组成电路组成1)T1:NPN，T1:PNP2)+VCC:正电源，正电源，-VCC:正电源正电源3)vi:输入，输入，-vo:输出输出电路组成电路组成:上

7、页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路1)vi=0 时，为静态时，为静态2)vi正半周时正半周时，T1导通导通,T2截止截止电路工作原理电路工作原理:3)vi负半周时，负半周时，T2导通，导通，T1截止截止vitovoto上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路5.2.2 分析计算分析计算（1）输出功率 Po（为有效值）L2CCL2CESCCL2CESCComax2

8、2)()2(=RVRVVRVVP L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP 当管子饱和导通时，当管子饱和导通时，Vom=Vcc-VCES Vcc最大输出功率最大输出功率 PomaxL2omLomomo222=RVRVVooIVP=上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路（2）管耗）管耗PT单个管子在一个周期内的平均管耗单个管子在一个周期内的平均管耗)d()sinsin(2102L2omLomCCttRVtRVV )4(12omomCCLVVV

9、R 两管管耗两管管耗 T2T1T=PPP)4(22omomCCLVVVR 管压降输出电压流过管子的电流)(d )(21=0LooCCT1tRvvVP )d(sin)sin(210LomomCCtRtVtVV 上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路管耗输出功率ToV=PPP（3）电源供给的功率）电源供给的功率 PVLomCC2RVV时时，CComVV 2L2CCVmRVP （4）效率）效率 CComVo4=VVPP 时时，CComVV%78.54 )4(2212omCC2omLL

10、omVVVRRV上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路5.2.3功率功率BJT的选择的选择1.1.最大管耗和最大输出功率的关系最大管耗和最大输出功率的关系管耗P PT1T1是输出电压幅值V Vomom的函数（用求极值的方法求解）omdVdP/T1)2(1omCCLVVR令02omCCVV0/T1omdVdP，则故CCCComVVV6.0/2具有最大管耗则每管最大管耗和电路的最大输出功率具有如下的关系：则每管最大管耗和电路的最大输出功率具有如下的关系：P PT1mT1m0.2Po

11、m0.2Pom2020PomPom上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路要得到最大输出功率，要得到最大输出功率，BJTBJT的参数必须满足下列条件：的参数必须满足下列条件：每只每只BJTBJT的的最大允许管耗必须大于最大允许管耗必须大于P PT1mT1m0 02Pom2Pom；考虑到当考虑到当T T2 2导通时，导通时，VCES20,此时此时VCE1具有最大值，具有最大值，且等于且等于2VCC。因此，应选用因此，应选用V（BR）CEO 2VCC的管子的管子；通过通过 BJT B

12、JT 的的最大集电极电流为最大集电极电流为 VCC/RL，所选，所选 BJT BJT 的的 I ICM CM 一般不宜低于此值。一般不宜低于此值。2.2.功率功率BJTBJT的选择的选择上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础 功放电路如图所示，设V VCCCC=12V=12V，R RL L=8=8，BJT的极限参数为I ICMCM=2A=2A，V V（BRBR）CEOCEO =30V=30V，P PCMCM=5W=5W。试求：最大输出功率最大输出功率Pom值，并检验所给值，并检验所给BJT是否能安全工作？是否能安全工作？放大电路在放大电路在=0

13、.6 时的输出功率时的输出功率Po值。值。例5215.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础解：解：求求PomPom，并检验，并检验BJTBJT的安全工作情况的安全工作情况L2CCL2CESCCL2CESCComax22)()2(=RVRVVRVVP Pom =（12V）2/2 8 =9W通过通过BJTBJT的的最大集电极电流最大集电极电流最大管耗最大管耗BJTcBJTc、e e极间的极间的最大压降最大压降iCm=Vcc/RL=12V/8=1。5AvCEm=2VCC =24VPT1

14、m 0。2Pom =0。2 9W =1。8W所求所求iCm、vCEm 和和 PT1m，均分别小于，均分别小于极限参数极限参数I ICM CM、V V（BRBR）CEOCEO 和和 P PCM CM，故，故BJTBJT能安全工作。能安全工作。5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路乙类双电源互补对称功率放大电路求求=0。6时的时的 Po Po 值值CComVo4=VVPP 由由可求出可求出Vom=4Vcc/=0。6 4 12V/=9。2V=9。

15、22/8/2=5。3VL2omooo2=RVIVP故可得到故可得到上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.3 甲乙类互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器一一.问题的提出问题的提出二二.克服交越失真的措施克服交越失真的措施上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.3 甲乙类互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器iLvi-VCCT1T2vo+VCCRL一一。问题的提出问题的提出vi vo死区电压死区电压交越失真交越失真上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基

16、础模拟电子技术基础5.3 甲乙类互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器二、克服交越失真的措施二、克服交越失真的措施5.3.1 5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路5.3.2 5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路1.利用二极管进行偏置的双电源互补对称电路利用二极管进行偏置的双电源互补对称电路T T3 3组成前置放大级，组成前置放大级，T T1 1.T.T2 2组成互补输出级组成互补输出级静态时，在静

17、态时，在D D1 1、D D2 2上产生的压上产生的压降为降为T T1 1、T T2 2提供了一个适当的偏提供了一个适当的偏压，使之处于微导通状态。压，使之处于微导通状态。有信号时，工作在甲乙类，有信号时，工作在甲乙类，基本实现线性放大基本实现线性放大缺点：电位难调缺点：电位难调Re3Rc3+VCC-VCCVOviRLT1T2T3D1D2 上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础只要适当调节只要适当调节R1、R2的比值，的比值，就可改变就可改变T T1 1、T T2 2的偏压值的偏压值2。利用利用uBE扩大电路进行偏置的双电源互补对称电路扩大电路

18、进行偏置的双电源互补对称电路Re3Rc3+VCC-VCCVOviRLT1T2T3R1R2T4流入流入T T4 4的基极电流远小于的基极电流远小于流过流过R R1 1、R R2 2的电流的电流UCE4=UBE4（R1+R2）/R2ic1ic221244RRRCEUBEU5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路甲乙类双电源互补对称电路上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路1.单电源基本单电源基本(乙类乙类)互补对称电路互补对称电路信号负半周时，信号负半周时，T1导通，导通，C充电充电信号正半周

19、时，信号正半周时，T2导通，导通，C放电。放电。上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础2.采用一个电源的互补对称偏置电路采用一个电源的互补对称偏置电路T T3 3组成前置放大级，组成前置放大级，T T1 1.T.T2 2组成互补输出级组成互补输出级静态时调节静态时调节R1R1和和R2 R2，为，为T1T1、T2T2提供了一个适当的偏压提供了一个适当的偏压VK=VC=VCC/2RcRe+VccVORLT1T2T3D1D2C1+b3R2R1b2b1CeC+KDVi5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路上页上页下页下页电子技术基础精品课程电子技术基础精品课程模拟电子技术基础模拟电子技术基础5.3 甲乙类互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器作业：作业：5.2.2 5.3.15.3.3