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1、UD第八章功率放大电路第八章功率放大电路8.1 8.1 功率放大电路的一般问题功率放大电路的一般问题1功率放大电路的特点及研究对象功率放大电路的特点及研究对象 信号的传输放大：电压、电流、功率。并没有明确的界限，主要信号的传输放大：电压、电流、功率。并没有明确的界限，主要是侧重点不同。是侧重点不同。 功率放大功率放大放大功率，以推动一定的负载（如扬声器、打字机、放大功率，以推动一定的负载（如扬声器、打字机、继电器、电动机等等），通常作为多级放大器或功能器件（如运算继电器、电动机等等），通常作为多级放大器或功能器件（如运算放大器）的输出级。放大器）的输出级。注：注：注：注：功率放大电路是对交流信
2、号的功率放大，实质是能量的转换。功率放大电路是对交流信号的功率放大，实质是能量的转换。 功率放大电路与电压放大电路的主要对比：功率放大电路与电压放大电路的主要对比：对对对对输出信号输出信号输出信号输出信号要要要要 求求求求主要技术指标主要技术指标主要技术指标主要技术指标电路工作状态电路工作状态电路工作状态电路工作状态主主主主 要要要要 分分分分 析析析析方方方方 法法法法电压放大电路电压放大电路电压放大电路电压放大电路功率放大电路功率放大电路功率放大电路功率放大电路信号电压放信号电压放大，不失真大，不失真信号功率放信号功率放大，失真小大，失真小电压放大倍数、电压放大倍数、输入、输出电阻输入、输
3、出电阻输出功率、转换效输出功率、转换效率、非线性失真率、非线性失真通常在小信号通常在小信号工作状态工作状态通常在大信号通常在大信号工作状态工作状态小信号模型小信号模型等效电路等效电路图图 解解 法法UD功率放大电路的功率放大电路的特殊的要求特殊的要求：（1）要求输出功率尽可能的大，并安全可靠的工作。要求输出功率尽可能的大，并安全可靠的工作。 （因（因V、I幅幅度大，管子可能工作在接近极限状态。）度大，管子可能工作在接近极限状态。）（2）效率要高。效率要高。（直流功率转换成有用功率的比例越高，对外部（直流功率转换成有用功率的比例越高，对外部电源的要求就低，）电源的要求就低，）（3）非线性失真要小
4、。非线性失真要小。（在大信号下工作，效率高和非线性失真（在大信号下工作，效率高和非线性失真小是一对矛盾，因此，应根据不同的场合采取不同的要求，给小是一对矛盾，因此，应根据不同的场合采取不同的要求，给予合适的平衡。）予合适的平衡。）（4）对元器件在极限状态下工作采取适当的保护措施。对元器件在极限状态下工作采取适当的保护措施。（三极管（三极管的散热、耐压、耐流，等等。）的散热、耐压、耐流，等等。）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在电路中，电源（如在电路中，电源（如VCC）以以 直流功率的形式主要输出给两部分：直流功率的形式主要输出给两部分：一部分是被转换的交流功率消耗
5、在负载上；一部分是被转换的交流功率消耗在负载上；另一部分消耗在电路本身另一部分消耗在电路本身管子、电阻等，尤其是管耗。管子、电阻等，尤其是管耗。UD 在电压放大电路中，为保证电路不失真的传输放大信号，工作在电压放大电路中，为保证电路不失真的传输放大信号，工作点一般置于交流负载线的中点，这就使得电路在信号为零时（此时点一般置于交流负载线的中点，这就使得电路在信号为零时（此时输出的交流功率为零），仍然存在管耗，显然，效率不高。输出的交流功率为零），仍然存在管耗，显然，效率不高。 提高效率的途径是降低工作点。提高效率的途径是降低工作点。3功率放大电路的分类功率放大电路的分类 根据工作点的位置和管子的
6、导通角，功率放大电路主要分为：根据工作点的位置和管子的导通角，功率放大电路主要分为：iCvCE0iBvBE0QIBQQICQVCEQ0tiCT/2TICQ特点和用途：特点和用途：工作点较高，工作点较高，=T。管耗大、效率管耗大、效率低（理论值最低（理论值最大为大为50%）。）。用于小信号放用于小信号放大和驱动级。大和驱动级。（1）甲类甲类UDiCvCE0iBvBE0VCEQQQ0tiCT/2（2）乙类乙类特点和用途：特点和用途：工作点在横轴，工作点在横轴， =T/2。管耗小、效率管耗小、效率高（理论值最高（理论值最大为大为78%），），失真大。失真大。用于功率放大。用于功率放大。（3）甲乙类甲
7、乙类iCvCE0iBvBE0QIBQVCEQQICQ0tiCT/2TT/2TICQ特点和用途：特点和用途：工作点较低，工作点较低， T/20（正半周），正半周），T1通，通，T2止，止， vo0。tvo0vit0vit0tvo0tvo0ii当当vi0（负半周），负半周），T1止，止，T2通，通， vo2VCC 。（。（因为截止管因为截止管c-e两端最大时两端最大时承受着约承受着约2VCC 的电压）的电压） 通过管子集电极的电流通过管子集电极的电流Iom=VCC / RL应应 ICM。说明：说明：实际使用中，通常取实际使用中，通常取1.52倍倍的裕量（因为手册中给出的极的裕量（因为手册中给出的极
8、限值本身就有裕量）。限值本身就有裕量）。例例1 1工作在乙类的工作在乙类的OCLOCL电路如图所示。已知电路如图所示。已知VCC=12V，RL=8，vi为为正弦电压。正弦电压。1 1求在求在Vces0 的时，电路的最大输出功率的时，电路的最大输出功率Pomax、及此时的效率及此时的效率和和管耗管耗PT 。2 2根据主要极限值选择管子。根据主要极限值选择管子。3 3求管耗最大时的输出功率求管耗最大时的输出功率Po 。4 4当当=0.5时，其时，其Po为多少？为多少？+VCCvoRL-VCCviT1T2解：（1 1）因）因V Vcesces00，v vomom最大可达最大可达V VCCCC ， U
9、DPv（3 3）因为管耗最大时）因为管耗最大时Vom0.6VCC ，所以管耗最大时的输出功率为：所以管耗最大时的输出功率为：（4）因为在）因为在 时时，U2根据主要极限值选择管子。根据主要极限值选择管子。3 3求管耗最大时的输出功率求管耗最大时的输出功率Po 。4 4当当=0.5时，其时，其Po为多少？为多少？（2 2）所选功率管的最大允许管耗必须）所选功率管的最大允许管耗必须PCM必须大于必须大于PT1max0.2Pom =1.8W; 管子管子c-e耐压耐压V(BR)CEO应大于应大于2Vcc=24V； 管子的最大集电极电流管子的最大集电极电流ICM应大于应大于Iomax=Vcc/RL =12/8=1.5A作业：作业：8.3.38.3.4
