乙类推挽输出级电路与功率放大器

ic1 A Q
I om
u ce
2Ec Ec Uces D PT 1 max = 12 π 2 PT 1 = π R L u CE 1 RiL 1 d (ω t ) π c 0 2π 2 Ec Ec2 = 2 ≈ .1 m 若 设 u 0 =0U 0R s i n ω t 则 有 : π RL L
休息1 休息2
返回
1 互补输出级电路及工作原理 (3 ) 传 输 特 点 :
i: 死 区 : u i=0, ± 0.5V 范 围
跟随区 :
ui uBE2 ic1 uBE1 ic2
EC
io=ic1 -ic2
产生非线性失真→交越失真
ii: 斜率≈ 1( 因为 ui≈ u0) 射随器特性 斜率 ≈ ( , ui>U on1 u i< 线性区 U on2, → 正跟随区 → 跟随区
1 I0m 2 RL 4
1 = RL
2 ECU 0m U 0m 4 π
)=
Ec
π
I0m
休息1 休息2 返回
直流电源供给的功率P 3 直流电源供给的功率 E
电源 EC(或 Ee)供给电流的平均值
1 I = T
ic
∫
T
0
i c (t )dt =
I 1 U0m = 0m π RL π
I
Io m
ic1 uBE1 ic2 uo
-Ee
= ≈ 2 RL 2 RL 交 流 负 载 线 : 点 斜 式 Q 点 : E C= E e
0m ax 过 Q 点 , 斜 率 为 –1/R L 的 直 线 .
(U 0 m )2 max I C2= 02, U CE2= E e Ec = ≈
I C1 = 0 , U CE1 = E C
6 最大可能管耗
以上的结论是传统观点, 只对一切非直接耦合功放都适合, 以上的结论是传统观点 , 只对一切非直接耦合功放都适合 , 但 对于含有低频的直接耦合功放( 或集成功放) 来说, 对于含有低频的直接耦合功放 ( 或集成功放 ) 来说 , 还存在着更 大的管耗, 大的管耗 , 把它叫最大功耗 P cmax .
EC
uce
返回
3.4.1 概述
2 电 源 提 供 的 功 率 P E:
输出功率 P0 晶体管耗散功率 电路损耗功率 PE = P0 + PT ―PT
休息1 休息2
功率放大器的效率:η =P0 /PE 功率放大器的效率:
3 晶体管的工作状态
ic
放大区
饱和区
( 1) )
(A)类工作状态 类工作状态: 甲 (A)类工作状态 :
∫
E
c
Uom
ic2
E c U 0 m sin ω t 1 0 2π 这是选用功放管的依据之一) (这是选用功放管的依据之一) PT = 1
∫
π
)U
2
0 m L
R
sin ω td (ω t
)
1 = 2π
∫
π
0
Ec U R2
0m
sin ω t
U
0m
RL
sin
2
ωt
)d (ω t )
休息1 休息2
Ec
Q
I om
u ce
Uom
ic2
返回
是非线性关系: 可见管耗 PT1 与 Iom 是非线性关系 : 2 单管最大平均管耗 PT1max 如果令 T/ om 管的瞬时管压降: 而 T1 管的瞬时管压降c /π RCE1=EC, u0 可求出: 可求出 : 当 Iom=2E : u L:时 - 时
截止区
Q
信 号 在整 个 周期 内 晶体 管始终 工 域. 作 在 线性 放大 区 域 .
uBE
特点:静态工作点 Q 设置在放大区中部, 特点: 设置在放大区中部, 输出信号电流正负半周均无失真. 输出信号电流正负半周(2) (B)类工作状态 类工作状态: 乙 (B)类工作状态:
流 过 T 1 管 的 瞬 时 电 流 : i c1 =u 0 / R L 或 V0m=2Ec/π≈ 0.63Ec 时 所以:一个周期的平均功率(管耗) 所以:一个周期的平均功率(管耗)
2 2
管来说,在输入信号的一个周期内,只有正半周导通, 对 T1 管来说,在输入信号的一个周期内,只有正半周导通, dP dI =0
T 1: N P N T 2: P N P 与 R L→ 射 随 器 与 R L→ 射 随 器
ui uBE2 uBE1 ic2 ic1
EC
io=ic1 -ic2
E C= - E e, u BE1= u BE2 静态时 u 0= 0
ui iC1 iC2 io
uo
-Ee 电路仿真
(2) 工作原 理分析 : 当 输 入 信 号 ui 为 正 弦 波 时 :
ic
Q 截止区
uBE
返回
4.甲类放大器的功率输出 4.甲类放大器的功率输出
若设静态工作点正好设置在直流负载线的中点上 . (4) 晶体管的管耗 PT PT=PE-PO
PE=电源端电压 EC × 流过电源的直流 ICQ 电源端电压 当输入信号 vs=0 时,PO=0 ,所以有 PT=PE 所以有 =EC . ICQ
跟 随 区
uo
-Ee 电路 真
uo
区
iii: 正
区: 区:T1
T2 UCE1(sat)
Uon2 Uon1 死区 区
跟 随 区
ui
区电 :uo=Ec
区电 :u0=-Ee+UCE2(sat) 产生非线性失真→ 产生非线性失真→ 失真
1 互补输出级电路及工作原理
(4) 减少交越失真的方法
方法: 方法:为 T1 和 T2 提供一定量的静态 偏置,使其工作在甲乙类工作状态. 偏置,使其工作在甲乙类工作状态.
ui (正半周)>0,→T1 导通,T2 截至 正半周)> , 导通, 正半周)> →u0=ic1RL≈ui ui<0 , →T1 截至 2 导通 u0=-ic2RL≈ui 截至,T 导通→ T1 和 T2 交替工作→推挽 交替工作→
ui 正弦波 → u0 正弦波 → 不同极性的 T1 正弦波→ 正弦波→ 互相补偿→ 和 T2 互相补偿 → 互补
io=ic1 -ic2
ui
uBE2
A D Q 的 面 积 =P
1 输出功率:
P0=I0U0(有效值) = 有效值)
I0mU0m
1 = I0mU0m 2 2 2
ic1 A 1/ RL
Uces D
电路仿真
最大不失真输出电压: (U om )m ax =E CC – U CE(sat)
最大不失真输出电流: (I om ) m ax =(U om ) m ax /R L
§3.4 乙类推挽输出级电路与功率放大器
3.4.1 概述 3.4.2 乙类推挽输出级的工作原理 3.4.3 输出功率,管耗和效率的分析计算 输出功率, 3.4.4 达林顿组态
休息1 休息2
返回
3.4.1 概述
功 率放大 器 的主要 指标 : 最大 输 出功 率 效率 额定功率下 的 失真 度
休息1 休息2
而两个电源供给的总平均电流为 2I 所 以 电 源 供 给 的 最 大 功 率 为 : PEmax = 2Imax EC
而:
I max
1 (U 0 m )max 1 Ec = ≈ RL π π RL Ec2 ≈ 2 πR L
∴ P E max
最大效率: 最大效率:
P0max π ηmax = ≈ = = 78.5 0 0 >实际效率 PEmax 2Ec 2 4 Ec2 2RL
ui1 ui ui2 u1 u2 uL
T1,T2 工作在甲乙状态. 工作在甲乙状态.
Tr1: 输入变压器,中心抽头, 输入变压器,中心抽头,
半部分的等效电阻)
使 ui1=-ui2
绕 组 匝 数 为 2 N 1, 次 级 绕 组 匝 数 为 N 2,
电路仿真
T r2 :输 出 变 压 器 , 具 有 阻 抗 变 换 作 用 设 变 压 器 T r2 的 初 级
由右图可以看出: 由右图可以看出: 当 RC ↑→ I cm ↓→ P0 ↓ 当 R C ↓→ V 0 m ↓→ P0 ↓
EC RC
Ic
Q
Q' Q Q''
UCEQ Ucm
IBQ
Ic m
为最佳电阻时, 只有当 RC 为最佳电阻时,输出电压和电流 摆动范围最大,输出功率最大. 摆动范围最大,输出功率最大.
静态工作点设置在放大区内,但接 近截至区,在信号的大半周期内三极 管 导 通 , 导 通 角 θ > 180
0
ic
Q
截止区
uBE
饱和区
(C)类 (4 ) 丙 (C) 类 工 作 状 态
静态工作点设置在截至区内, 静态工作点设置在截至区内,晶体管只 有在信号正半周的一部分时间内导通, 有在信号正半周的一部分时间内导通,输 出信号电流波形只有一个尖顶, 出信号电流波形只有一个尖顶,导通角 θ<1800 .
休息1 休息2
返回
3.4.3 输出功率,管耗和效率的分析计算 输出功率,
如 果 忽 略 交 越 区 , 且 T1 和 T2 特 性 相 同 ,
所以
最大不失真输出功率:
EC
1 P0 性 曲 (I0m )max (U ) 特 max = 线 倒 置 0m max 2
静 态 工 作 点 Q:
E C= E e, 由 于 T 1 和 T 2 互 补 推 挽 ,
另外:PE max=Pomax+2PT1max 另外
4 效率η