模电-第九章 功率放大电路.doc

第________次课 摘 要 授课题目(章、节) 教学主要内容及重点难点： 主要内容： 重点： 难点： 内 容 第九章 功率放大电路 9．1概述 功放在多级放大电路中的位置和作用 1．在多级放大电路中的位置 功放在多级放大电路中的位置如图9－1－1所示。 图9－1－1 功放在多级放大电路中的位置 可见，功放处于多级放大电路的最后一级。它的输入信号来自经输入级、中间级放大后的信号，故输入信号较大。因此属于大信号放大电路。 它的负载一般为实际负载，而不是下一级放大电路的输入电阻。实际负载一般为： 电磁转换器：如继电器、电表驱动机构； 电声转换器：如扬声器； 电光转换器：如显示器。 如果是集成运放内部的功放，由于其输出功率不是很大，则所接负载一般不是真实负载。 2．功放的作用 向负载提供足够大的输出功率。 二、对功放的主要要求 1．输出功率足够大 输出功率足够大，是只满足负载的要求。 交流输出功率PO＝UOIO，所以输出功率大就是不但输出电压幅度大，而且输出电流幅度也要大。 一般用最大输出功率POm衡量输出功率的能力。 2．功率转换效率高 功率转换效率等于电路输出的（交流）信号功率与电源向电路提供的直流功率之比。 一个整体电路的功率转换效率，主要由功放级的功率转换效率决定。由于功放级之前各级电路信号幅度较小，则吸收电源的直流功率较小。它们的功率转换效率不十分重要，所以在一般放大电路中没有讨论功率转换效率。 3．尽可能减小非线性失真 尽可能输出最大功率和减小非线性失真是一对矛盾。然而，功放级的主要任务是提高输出功率。尽可能减小非线性失真的的含义是指，在满足最大输出功率的前提下尽量减小非线性失真。 应该注意，功放是多级放大电路的最后一级，互存在在允许范围内的非线性失真是可以的。然而，输入级、中间级的前几级电路是不允许存在非线性失真的。因为它们引起的信号的非线性失真被后面放大电路放大后，其非线性失真将很严重。 4．晶体管尽限使用 为了满足输出功率大，则功放电路中的管子作尽限使用，即在信号作用下其动态范围接近管子的线性可用范围。 三、功放电路的动态分析方法 由于功放属于大信号放大电路，故电路的动态分析方法应采用图解法，而不能采用微变等效电路法。 四、功放电路的分类 1．按管子的静态工作点的设置分类 甲类 乙类 甲乙类 （也有丙类，但一般不用） 2．按电路与负载之间的信号传输分类 变压器耦合 OTL（实际是电容耦合） OCL（实际是直接耦合） 3．按电路中所使用管子的数目分类 单管 双管 多管 9．2 单管甲类功放电路 一、无变压器的单管甲类功放电路 1．原理电路 图9－2－1 无变压器的单管甲类功放原理电路 由于电路为共集电极放大电路，则电路只具有电流放大作用。如果输入信号为直流信号，则去掉耦合电容，且基极偏置与前级联合设置。 2．电路分析 （1）工作原理 Rb、RL配合使静态工作点处于直交流负载线的中点，如下图中的Q点所示。（直流负载线与交流负载线重合） ui到来时，设为正弦波。在ui作用下iB、iC、iE均随ui的变化规律而变化，从而使RL上得到交流信号（电压和电流）。（电路为共集电极放大电路，具有电流放大作用，无电压放大作用） （2）理想情况下的最大输出功率 理想情况下的最大输出功率就是管子作尽限使用时的输出功率。管子作尽限使用时iC、uCE波形如图9－2－2所示。 图9－2－2 甲类放大管子作尽限使用时iC、uCE波形如图 由图可见UOM＝UCEQ－UCES≈UCEQ＝ IOM＝≈≈ICQ 则Pom＝UO（m）×IO(m)＝＝UOM IOM ≈×＝ （3）最高功率转换效率 直流电源向电路提供的直流功率 PV＝VCC×＝VCC×ICQ＝VCC×≈ 最高功率转换效率 ηm＝≈＝＝25% 这是最高功率转换效率，即输入信号幅度足够大使管子作尽限使用时的功率 转换效率。如果输入信号幅度不足，则IomIOM、UomUOM，则POPom，而PV无论输入信号大小和有无是不变的，则 η＝ηm （4）管耗 PT=PV－PO 当电路输出最大功率时PO＝POM＝PV，则PT＝PV；当电路输出功率PO＝0时（静态），PT＝PV。可见输出功率越大时，管耗越小。 PT转换成热量，如果不能及时散发则管子的温度会逐渐升高。为了增加散热速度，一般功放管外加散热片。 二、有变压器的单管甲类功放电路 1．原理电路 图9－2－3 有变压器的单管甲类功放电路 一般接成共射电路，电路既有电压放大作用又有电流放大作用。 电压放大倍数与负载阻值有关，由于实际中RL阻值较小，如RL为扬声器时多为8Ω、4Ω、3