05 功率放大电路 Power Amplifiers Ref:ch8 Output Stages and Power Amplifiers 5.1概述 5.2乙类互补功放 5.3其它类型互补功放 5.4实用功放读图 5.5小结与基本要求 KKD
5.1 概述 5.2 乙类互补功放 5.3 其它类型互补功放 5.4 实用功放读图 5.5 小结与基本要求 Power Amplifiers Ref: ch8_Output Stages and Power Amplifiers
5.1概述 功放电路特点 1.输出功率Po尽可能大 要求V和L都足够大 2.效率n要高 Po大,电路的能量损耗也大 3.非线性失真y要小 大信号工作状态,y与P0、们是一对矛盾 4.功放管散热和保护问题 ref:5.5功率器件Page212) IK<D
5.1 概述 一、功放电路特点 1．输出功率Po尽可能大 2．效率η要高 Po大，电路的能量损耗也大 3．非线性失真γ要小 大信号工作状态，γ与Po、 η是一对矛盾 要求Vo和Io都足够大 4．功放管散热和保护问题 (ref: 5.5 功率器件_Page 212 )
功放电路分类 Classes of power amplifiers 根据静态偏置或输出功放管导通角的不同, 功放电路可分为四种 甲类( claSs-A) 乙类( class-B) 甲乙类( class-AB) 丙类( class-C)(ref:P493 Class C operation) IK<D
二、功放电路分类 Classes of Power Amplifiers 根据静态偏置 或输出功放管导通角的不同， 功放电路可分为四种: 甲类 (class-A ) 乙类 (class-B ) 甲乙类 (class-AB ) 丙类 (class-C) (ref: P493_Class C Operation)
功放电路分类比较表 类别工作点波形 导通角特点 甲类较高 无失真 4数360效率低 乙类最低 ,180°失真大 效率最高 甲乙 类 较低 B=常数 180° 失真大 360效率较高
类别 工作点 波 形 导通角 特点 甲类 甲乙 类 乙类 较高 较低 最低 360 ° 180 ° 180 ° — 360 ° 无失真 效率低 失真大 效率最高 失真大 效率较高 功放电路分类比较表
5.2乙类互补功放 Class B complementary push-pull output stage 电路( circuit 双管:NPN、PNP特性相同且互补 (complementary pair of bipolar transistors 双共集电路 tvcc 双电源供电 又称OCL互补功放 OCL ViD R Output E2 Capacitorless) IK<D
一、电路(circuit) OCL (Output Capacitorless) 双管：NPN、PNP特性相同且互补 (complementary pair of bipolar transistors) 双共集电路 双电源供电 5.2 乙类互补功放 Class B complementary push-pull output stage 又称OCL互补功放
二、工作原理( Operation) 忽略三极管的开启电压: TI n正半周时→1导电一i1通过R,n2 T2/Rivo 负半周时→12导电→i12通过R1 →合成→→完整、不失真波形 结论: E2 两个三极管,轮流导电 (正、负半周)互补不足 互补 推挽 1 complementary push-pull t
二、工作原理(Operation) v i正半周时 结论： 两个三极管，轮流导电 （正、负半周）互补不足 忽略三极管的开启电压: T1导电 iE1通过 R L Vi负半周时 T2导电 iE2通过 R L 合成 完整、不失真波形 互补 complementary 推挽 push-pull
组合特性分析——图解法 T1 R1 ck 2I0 an ckS Vct C H+ 217Gem 2 T ce 0 ce 负载上的最大不失真电压为vom=Vces
组合特性分析——图解法 负载上的最大不失真电压为Vom=VCC -VCES vo=-vce
、参数计算 功率 三角形 设:v= v sin wt T1 ia=常数 v V:峰值 1 VCE 1.输出功率P CEE cc c ce 以正半周为例 2 Po=I×Vo= cem cem cem om 2R 2R,2R L 2 最大不失真功率为:P CES omax 2R 2R 2 理想最大输出功率为:Q2R10V略vcs) CC IK<D
L 2 CC CES L 2 om omax R2 )VV( R2 V P − == L 2 om L 2 cem L cem cm cem cem ooo R2 V R2 V R2 V 2 V 2 I 2 V VIP ==×=×=×= 1．输出功率Po 三、参数计算 )VVV( R2V P om CC CES L2 CC oM = ≈ 略 最大不失真功率为： 理想最大输出功率为： 以正半周为例 v sinV wt 设： = omo 功率 三角形 Vom: 峰值
2.电源供给功率Py x CcCC CC I sino td(ot 2兀 om 2 PI V 三VcC om sino td(ot) 2π0R L 2 CCˇom R L IK<D
2．电源供给功率 PV L omCC π 0 L om CC π 0 V CCCC CC om R VV π 2 )td(tsin R V 2π 2 V )td(tsinI 2π 2 VIV=P ×= = ωω = ωω ∫ ∫
vC 3.三极管的管耗P T1 Om Sino)°- snot d(ot)vig 0 R 1VcVⅤ om R L 4 TI P ,P= 2P TI om =?P1最大,P 2 TImax 0.64 om/ vcc 用Pn对Vo求导得出:Pmmn发生在 Vn=2Vm=0.64Vc处 将V=0.64V代入Pn表达式得: Tmax÷-C ≈0.2CC=0.2P R 2R. OM K心
3．三极管的管耗 PT ) 4 VVV ( R 1 )td( R tsinV )tsinVV( 2π 1 =P 2 omCC om L L om π 0 T1 CC om − π = ω ω •ω− ∫ T T1 T1 T2 2PP P=P ∴ = ∵ oM L 2 CC L 2 2 CC T1max 2.0 2 2.0 P R V R V P =≈ π = 问： Vom = ？ PT1最大, PT1max = ？ 用 PT1 对 Vom求导得出： PT1max发生在 Vom = 2 VCC / π=0. 64 VCC 处 将 Vom=0.64 VCC代入 PT1表达式得 ：