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1、,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,第,6,章,,低頻功率放大器,,低頻功率放大器,,要求輸入級使用差分放大器，輸出級使用乙類功放電路，同時到達如下指標：,,〔1〕負載8Ω；,,〔2〕輸入信號電壓為5mV；,,〔3〕額定輸出功率為POR≥10W；,,〔4〕非線性失真≤3% ；,,〔5〕電源效率≥55 %；,,〔6〕交流噪聲功率≤10mW,電流源電路,差分放大電路的組成原理,典型差分放大電路,差分放大電路的靜態(tài)分析,差分放大電路動態(tài)分析,功率放大電路的主要特點,,1．功率放大電路的任務(wù)和特點,,1〕 大信號工作狀態(tài),,功率放大管的動態(tài)工作范圍很大， 功放管中的電壓、 電流信號都是大信號狀
2、態(tài)， 一般以不超過晶體管的極限參數(shù)為限度。,2〕 非線性失真問題,,如何減小非線性失真是功率放大電路的一個重要問題。,,3〕 提高功率放大電路的效率、 降低功放管的管耗,2 ．主要技術(shù)指標,,1〕 最大輸出電壓幅度Uomax和最大輸出電流幅度Iomax：,,2〕 輸出功率Po和最大不失真輸出功率Pom,,3〕 管耗PV,,4〕 效率η,,,,,,,3 ．功放管的保護及散熱問題,,功率放大電路工作在大信號下， 管子的工作電流和電壓均為大信號， 所以， 必須要考慮功率放大管的保護問題， 防止管子擊穿或損壞。,圖1-1 低頻功率放大電路的三種工作狀態(tài),,〔a〕 甲類工作狀態(tài); 〔b〕 甲乙類工作狀態(tài)
3、; 〔c〕 乙類工作狀態(tài),2 互補對稱功率放大電路,,2.1 雙電源互補對稱電路〔OCL電路〕,,采用正、 負兩個直流電源供電的互補對稱電路稱為雙電源電路。 一般， 這兩個直流電源大小相同， 極性相反。,1．乙類雙電源互補對稱功率放大電路,,,,圖2-2 乙類雙電源互補對稱功率放大電路圖解分析〔正半周〕,由圖2-2可以很方便地計算出乙類雙電源互補對稱功率放大電路的輸出功率、 效率等技術(shù)指標。,,1〕 輸出功率Po和最大不失真輸出功率Pom,,設(shè)輸出電壓幅度為Uom， 當輸入正弦信號時， 有,〔1-4〕,由于本電路是由射極輸出器組成， 在放大區(qū)內(nèi)， uo≈ui， 因此只要輸入信號幅度足夠大、 使
4、管子導(dǎo)通至B點時， 忽略功放管的飽和壓降， 那么輸出電壓幅度近似為電源電壓。 此時獲得了最大輸出電壓幅度Uomax≈Uimax=Ucemax≈UCC ， 最大輸出電流幅度Iomax=Icmax1≈UCC/RL。 所以， 最大輸出功率為,,〔1-5〕,2〕 直流電源提供的功率PE,由于+,U,CC,和-,U,CC,每個電源只有半周期供電， 因此在一周期內(nèi)的平均電流為,,兩個電源提供的總功率為,〔1-6〕,可見， 電源提供的功率隨輸出信號的增大而增大， 這和甲類功放相比有本質(zhì)的區(qū)別。,,當獲得最大不失真輸出時， 電源提供的最大功率,P,EM,為,,〔1-7〕,3〕 效率η,,根據(jù)式〔1-4〕和式〔
5、1-6〕可得一般情況下的效率為,〔1-8〕,當獲得最大不失真輸出幅度時， Uom=Uomax≈UCC， 那么,,可得到乙類雙電源互補對稱功率放大電路的最大效率為,〔1-9〕,4〕 管耗PV與功率三極管的選擇,,在忽略其他元件的損耗時， 電源供給的功率與放大器輸出功率之差， 就是兩個管子的管耗。,〔1-10〕,故兩管的總管耗為,,P,V,=,P,V1,+,P,V2,,因為,,， 最大管耗可表示為,,〔1-12〕,當最大管耗發(fā)生時， 輸出功率為,〔1-13〕,在實際應(yīng)用中， 功率三極管的選擇主要依據(jù)以下的原那么：,,第一，每只功率三極管的最大允許管耗PCM必須大于0.2Pom。 如要求輸出最
6、大功率為10 W， 那么應(yīng)選擇兩只最大集電極功耗PCM≥2 W的三極管即可， 當然還可以適當考慮余量。,,第二，當V2導(dǎo)通時， V1截止， 所以當V2飽和時， UCE1得到最大值2UCC， 因此， 應(yīng)選用耐壓,,∣U〔BR〕CEO∣＞2UCC的管子。,,第三，所選管子的ICM應(yīng)大于電路中可能出現(xiàn)的最大集電極電流UCC/RL。,5〕 交越失真,,,3．甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路,,1〕 電路組成與工作原理,,,圖2-4 甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路,圖2-5 甲乙類電路的靜態(tài)工作點,圖2-6 偏置可調(diào)的甲乙類雙電源互補對稱功率放大電路,實際功率放大電路舉例,,,,,3.設(shè)計及調(diào)試本卷
7、須知,,(1)除了功率管，其余三極管的靜態(tài)工作點應(yīng)在負載線的中點附近，以滿足大的動態(tài)范圍的要求。,,(2)多級放大電路的前后級倍數(shù)相互影響，可以在兩級之間加射級跟隨消除，即可使兩級放大倍數(shù)相互獨立，以提高整體放大倍數(shù)。,,(3)功率管的空載電流不能過大，否那么帶負載時功率管電流會急劇上升，擊穿功率管。因此帶負載之前必須先調(diào)試空載電流，通常設(shè)為10mA,只要能夠消除交越失真即可。,〔4〕調(diào)試中功率管必須要加保險絲保護，還要加散熱片。,,〔5〕布局安排要緊湊，引線要短，不要走平行線，防止信號竄擾，輸出大電流要遠離輸入信號線。地線要粗，不要采用串聯(lián)地，要單點接地，即 所有的地線都引入到一點接地，以防兩點接地產(chǎn)生共地阻抗的電路性耦合。,,
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