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1、高频电子技术,第1章 功率电子电路 第2章 谐振功率放大电路 第3章 正弦波振荡器 第4章 振幅调制、解调和混频电路 第5章 角度调制与解调,参考书： 1、模拟电子技术基础（第7章、第8章） 2、电子线路（非线性部分）谢嘉奎主编,功率放大电路 功率电子电路 电源变换电路,第1章 功率电子电路,1.1 功率放大电路概述 1.2 乙类功率放大电路的组成和原理 1.3 实用乙类功率放大电路 1.4 直流稳压电源,1.1 功率放大电路概述,输出级：给负载提供足够大的功率功率放大电路。,功率放大器的特点： (1) 输出功率要足够大。 (2) 大信号工作，分析方法用图解法。 。 (3)提高效率成为重要的关
2、注点。 (4) 非线性失真矛盾突出。 (5)功率器件的安全问题必须考虑。,1.功率放大器主要指标 （1） 输出功率Po,（2） 效率C 定义：输出信号功率Po与直流电源提供功率PD之比, 用C表示，即 （3）晶体管的管耗PC PC=PD-Po 结论：提高效率是一个重要问题。,功率放大电路的分类 4种工作状态:按功率管导通时间的长短 甲类（A）、乙类（B）、甲乙类（AB）、丙类（C）,功率管运用状态通常靠选择静态工作点来实现。,（1）甲类工作状态,特点：非线性失真小 静态工作点Q的位置较高(ICQ大) 效率太低,特例：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。,（2
3、）乙类工作状态 晶体管半周导电，半周截止。,特点：效率提高了（直流电流为零） 问题： 非线性失真大(波形只有半周) 解决：在电路结构上加以弥补。,（3）甲乙类工作状态 介于甲类和乙类之间的工作状态, 静态工作点Q较低，靠近截止区。,特点：效率略低于乙类 此类状态可以克服乙类特有的交越失真。,（4）丙类工作状态 工作点Q选在截止区内，晶体管导通时间小于半个周期。 特点：效率更高 应用：主要用于高频功率放大器中。,各类功放效率的比较 甲甲乙乙丙。 理想情况下，甲类功放的最高效率为50%， 乙类功放的最高效率为78.5%，丙类功放的最高效率可达85%90%。 丙类功放要求特殊形式的负载，不适用于低频
4、。低频功放只使用前 3 种工作状态。 ,注意：提高效率是功率放大器的研究方向,1.2 乙类功率放大电路,乙类必须采用两管轮流导通的推挽 (Push-Pull) 电路。,互补推挽功放,特点,T1 与 T2互补对称,性能分析,(1)静态工作点,注意：静态时, T1、T2都不可能导通, 处于截止状态。 结论：静态时,电路不消耗功率。,（2）动态分析,vi 0时，T1 导通，T1与RL组成射极输出器; vi 0时，T2导通, T2与RL也组成射极输出器。 在输入信号一个周期里, T1、T2交替工作, 在负载RL上合成一个完整的输出波形。 ,（3）性能分析 （图解法）,vi 0，T1 导通，画负载线 （
5、过 Q 点，斜率为 - 1/RL ）,充分激励，尽限运用时：,求性能指标：,尽限运用时：,尽限运用时:,非尽限运用： 激励不足，Vcm 减小，引入电源电压利用系数 表示 Vcm的减小程度。,求最大管耗:,功放性能随 变化的特性：, 小时，PD 、Po 、 C 小； 等于1 时，PD 、Po 、C 最大。,功率管选择:,【例1】 功率放大电路如图所示，已知,功率管的极限参数为,试求：（1）最大输出功率,，并检验功率管是否安全工作。,时的输出功率,（2）电路在效率,单电源供电的乙类互补电路(OTL),1电路特点,2工作原理,单电源供电电路等效为 VCC/2 和 VCC/2 的双电源供电电路。, 负
6、载串接大容量 CL，等效为直流电源（VCC/2）。, 单电源供电,【例2】 单电源功率放大电路如图所示，已知,，试求：最大输出功率,、电源供给的最大功率,最高效率和功率管集电极最大损耗功率。,1.3 实用乙类推挽功率放大电路,从原理电路到实用电路，还需解决如下问题：, 交越失真 加偏置电路； 互补管难配 准互补推挽电路； 安全 过载保护（过流保护）；,一、交越失真（交叉失真）,结论：乙类推挽放大器所特有的失真交越失真。,交越失真输出电压波形在衔接处出现的失真,克服交越失真的途径,在输入端为两管加合适的小正偏电压，使其工作在甲乙类。,只要 VBB 取值合适，上下两路传输特性起始段的弯曲部分就可相
7、互补偿，合成传输特性趋近于直线，在输入正弦电压激励下，得到不失真的输出电压。,二、常用的甲乙类电路, 二极管偏置电路, VBE 扩大（倍增）电路,二极管偏置电路,特点：二极管交流电阻很小，可认为交流短路，因此偏置电路不影响输入信号 vi (t) 的传输。 二极管具有温度补偿作用高热稳定性,甲乙类推挽功率放大电路加正向偏置的常用形式,(b)图：VBE 扩大（倍增）电路,R1 构成电压负反馈电路，反馈电路的输出电阻很小，不影响信号的传输。,优点： （1）调R1、R2比值调偏置 （2）R1引入电压反馈，使“输出电阻”很小，不影响交流传输。 （3）具有热补偿作用。,甲乙类性能的计算： 由于偏压较小,
8、静态电流很小, 所以一般仍按乙类功放计算。 ,【例3】 在电路中，已知,（1）求负载上能获得的最大功率。 （2）求最大输出信号功率时电源的功耗、集电极功耗（单管）和效率。,（3）选用功放管VT1、VT2的极限参数,三、准互补推挽电路,1. 问题的提出,互补推挽电路要求两只功率管特性配对，难以实现。,2. 解决办法,采用复合管取代互补管，构成准互补推挽电路。,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。,T1、T3 为NPN管，T2、T4 为PNP管，它们是互补的。,准互补推挽电路,R1和R2 作用： 分流反向饱和电流 目的： 提高功放的温度稳定性。,四
9、、保护电路,注意：正常情况下, 保护电路不工作。,1.4 直流稳压电源,任务：将电力网交流电压变换为电子设备所需要的直流电压。,整流：将交流电压变换成单极性电压的过程。,滤波：使整流输出电压波形平滑。 稳压：获得稳定的直流电压。,一、整流滤波电路 利用二极管的单向导电性能可实现整流。 1.半波整流,加滤波电容的半波整流滤波电路,二极管的平均电流为输出整流电流,输出整流电压,二极管承受的最大反向电压,2 全波整流电路,全波整流滤波电路,3 .桥式整流电路,桥式整流电容滤波电路,三种整流滤波电路性能比较 1. 输出整流电压：全波、桥式比半波大 2. 输出整流电流： 3. 纹波电压：全波、桥式比半波
10、小 4. 二极管承受的最大反向电压（二极管对耐压的要求） 半波、 全波： ； 桥式： 5. 流过二极管的平均电流（二极管最大整流电流） 半波： 全波、桥式: 结论：全波和桥式性能比半波电路好，桥式比全波简单， 桥式应用最广。,【例8.1】 某桥式整流滤波电路，已知输入为50 Hz、220 V交流电压，负载电阻RL = 120 ，要求输出直流电压VO = 48 V。（1）流过二极管的整流电流和二极管承受的最大反向电压各为多少？（2）确定电源变压器匝比。,电感滤波电路,二、串联型稳压电路 目的：输出电压不受输入电压和负载变化的影响。 原理：,三极管调整管（与负载串联),稳压电路的实质：利用负反馈进
11、行自动控制电路，达到稳定输出电压Vo的目的。,比较放大电路单管放大电路、差分放大电路、集成运放等。,串联型稳压电路,计算输出电压： 深度负反馈估算,调节R1和R2的比值，输出电压就可调,取样比,T5 调整管，工作在放大区。,T1、T2 组成差分放大器作为比较放大器。,调节过程：若 VI 或 RL 变化使 VO 增加,VO VS (VREF 不变) VC2 = VB5 VCE5 VO ,【例8.2】 电路如图所示，设电源变压器次级电压的有效值,稳压管VDZ的VZ = 6 V，试计算：（1）VI =？(2) 电位器在中间位置，VO = ？调整管的VCE = ？（3）计算此电路输出电压的调节范围。,练习： 桥式整流电容滤波电路如图所示，变压器次级电压的有效值 ，负载 ，试求：,（1）负载电流IL （2）每个二极管最大整流电流和最大反向电压；电容器C的耐压VC应为多少？,由理想运放A和三极管VT组成的稳压电路如图所示。（1）标出理想运放A的同相输入端和反相输入端。（2）简述稳压原理（以VI增大为例）。（3）稳压管的稳定电压为VZ，试推导输出电压VO的表达式。,
