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1、第七章 功率放大电路 7.1 功率放大电路的一般问题 n利用晶体管的电流控制作用，把直流电源能量转换为由 输入信号控制的交流能量，以驱动负载工作。 功率放大电路的特点和要求 1、尽可能大的输出功率 电压和电流都需要有足够大的动态范围。 2、用图解法分析 功率放大器常在大信号下工作，小信号等效电路分析法已 不适合。 3、转换效率要高 负载上有用信号功率Po与直流电源供电功率Pcc之比为转 换效率，=Po/Pcc。 4、非线性失真适当 功率放大器在大信号下工作，通常大信号会带来严重的失 真。输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。 5、功率放大器常用乙类或甲乙类工作状态 工作点在放大区中部，输入信号
2、的整个周期内都有电流流 过晶体管的工作状态为甲类； 工作点在截止区边缘，输入信号只有半个周期内都有电流 流过晶体管的工作状态为乙类； 工作点在放大区但接近截止区的地方，输入信号有大半个 周期内都有电流流过晶体管的工作状态为甲乙类； n甲类工作状态 电源始终送出直流功率。无交流信号时，能量全耗散在 电阻和晶体管上；有交流信号时，一部分能量转换为输 出功率Po。 甲类工作状态的转换效率不高，最多只能达到50%。 静态电流Ic太大，影响了转换效率。 n乙类工作状态 设置静态工作点使静态电流Ic等于零，则输入信号等于 零时电源输出的功率也等于零，信号增大时电源供给的 功率也随之增大。 只能工作于半个信
3、号周期，信号被削半，严重失真。 n甲乙类工作状态 设置静态工作点使静态电流Ic略大于零，则输入信号等 于零时电源输出的功率也等于零，信号增大时电源供给 的功率也随之增大。 只能工作于大半个信号周期，信号严重失真。 6、晶体管的散热和保护 功率放大器相当大的功率耗散在晶体管的集电结上，工 作温度较高，覆加散热片可避免温度带来的损害。此外 ，还需注意对大电压和大电流的保护。 7.2 乙类双电源互补对称功率放大电路 1、工作原理 使用两个乙类放大器，一个 工作在正半周期，另一个 工作在负半周期。两管交替 工作，则负载上可得到完整 波形。 静态时两管电流为零，有输入 信号时两管轮流导电。 2、分析计算
4、 n输出功率Po IL为有效值，Icm为峰值， 在输入信号足够大时，Vcem=IcmRL=Vcc-VCE(sat)，如忽 略晶体管的饱和压降VCE(sat) 有Vcem=IcmRLVcc。此时 ，最大不失真输出功率为 上图中ABQ的面积代表乙类互补对称电路输出功率的 大小，称为功率三角形。 n效率 输出功率最大时，直流电源供给电路的总功率为 考虑到晶体管饱和压降VCE(sat)等因素，实际效率在60左右。 n管耗 消耗在晶体管上的功率为PT=PCC-Po。 当输出功率最大时，Po=Pom，有 3、功率BJT的选择 n设某理想情况下， 有 效率为 两管总管耗为 静态时=0，PT接近零；输出功率最
5、大时=1，PT=0.27Pom 管耗何时最大？其与输出功率关系如何？ 对管耗表达式求导，最大管耗满足 则 每管最大管耗 电路输出功率为 避免在=0.636的状态下工作！ n每只BJT的最大允许管耗必须大于0.2Pom n考虑到当T2导通时， ， 因此，应选用 的管子。 n通过BJT的最大集电极电流为Vcc/RL，所选BJT的ICM一 般不宜低于此值。 1、乙类互补对称电路的困难 乙类互补对称电路静态时IC=0，当输入信号Vi低于阈值电 压时，两管均截止，负载上无电流通过，出现死区，只有 当Vi|Vth|时，导通电流才明显出现。这一现象称为交越 失真。 7.3 甲乙类互补对称功率放大电路 2、双
6、电源甲乙类互补对称电路 在乙类互补对称电路的两基极间加上二极管，给T2和T3 提供一定的稍大于Vth的正向偏压，使两管具有适当的静 态电路，离开截止区，从而消除了交越失真。 nT3为前置电压 放大电路，作推动级； D1和D2接在T2、T3的 基极回路内，给T2、T3 提供一合适的正偏压， 使两管处于微导通状态； n静态时由于T1T2互补， 电路对称，RL上无电流 通过；当有小信号输入时， 仍能基本上得到线性放大。 VBE4可认为是定值 R1、R2不变时，VCE4也 是定值，可看作是一个 直流电源。 准互补对称功率放大电路 在互补对称电路中，两个互补对称的异型号大功率管子十分 难找到，但同型号的对称大功率管则很容易找到。可采用复 合管（同型号大功率管和异型号小功率管构成）组成准互补 对称功率放大电路。 准互补对称功率放大电路 NPN复 合管 PNP复 合管 R1、D1、D2是复合管的基 极偏置电路；R3、R4用于减 少复合管的穿透电流；R5、 R6用来稳定T3、T5管的静态 工作点。 2、单电源甲乙类互补对称电路 负半周T1导通，有电流通 过负载RL，同时向C充电 正半周T2导通，则已充电 的电容C通过负载RL放电。 计算Po、PT和Pom的公式必 须加以修正，以VCC/2代替原 来公式中的VCC。
