2012第5章 功率放大器
功率放大电路
RL
+
V0
-
V0
-
两射极输出器组成的基本互补对称电路
(a)基本互 补对称电路 (b)由NPN管组 成的射极输出器 (c)由PNP管组 成的射极输出器
1、工作原理（设ui为正弦波） 静态时： ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V 动态时：
+UCC T1
ic1
ui > 0V
ui 0V
+VCC T1
RL
+ uo
T2
VEE
例 1 已知：VCC = VEE = 24 V，RL = 8 ， 忽略 UCE(sat) 求 Pom 以及此时的 PDC、PT1， 并选管。 [解] T1 +VCC
V 2CC 242 Pom 36 ( W) + ui 2 RL 2 8
PDC=2V2CC / RL
则 T1、T2 特性对称，
A
ui
+ C
UC RL UL
T2
U SC U SC UA , UC 2 2
3、动态分析 设输入端在0.5USC直流电平基础上加入正弦信号
U CC ui 2
U CC ui 2
时，T1导通、T2截止； +USC T 时， 1截止、 T2导通。
T1
ic1
交越失真
无输出电容形式 （ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
无输出变压器的互补对称功放电路(OTL)
1、特点 1. 单电源供电； 2. 输出加有大电容。 2、静态分析 UCC/2 +UCC T1
第五章 高频功放
消去coswt
可得，
vB
VBB
Vbm
VCC vce Vcm
而晶体管的内部电流电压关系式为 ic gc (vB VBZ )
得出在ic~ vce坐标平面上的动态特性曲线方程：
ic
gc
VBB
Vbm
(VCC vce ) Vcm
VBZ
负斜率
gc
L、C 组成并联谐振回路，作为集电极负载，
放大后的信号通过变压器耦合到负载 RL上以达到 阻抗匹配的要求。
转移特性曲线
ic
一个周期里，电流导通时间的一 半，称为半导角（通角）
gc
ic
VBB
0 VBZ c 0
c
Vbm
B max
B b
wt
ic max
c 0 c 2
wt
5.3 晶体管特性的折线化
晶体管转移特性曲线
晶体管输出特性曲线
iC
g 0
(vB
VBZ )
vB ≥VBZ vB VBZ
5.3.2集电极余弦电流脉冲的分解
设输入信号:
vb Vbm coswt
可得基极回路电压为
vB VBB vb VBB Vbm coswt
ic
小是半导角θ的函数。
尖顶余弦脉冲的分解系数
❖ 当θ一定时，基本上符合α1>α2>α3。即，基 波分量最大，越高频的谐波振幅越小。
❖ 对应某次谐波，有相对应的θ角，使得输出 振幅最大。例如α1在θ=120°时最大。二 次谐波α2在θ=60°时最大。可根据需要选 取半导角。
❖ 同样的，也可以找到相对应的θ角，使某次 谐波输出为零。
Chapter5 高频功率放大器v1.0解析
故放大器效率：
Po Po c P Po Pc
21
第五章
高频功率放大器
高频电子线路
两点结论：
1）设法尽量降低集电极耗散功率Pc，则放大器效率c 自然会提高。这样，在给定P=时，晶体管的交流输出 功率Po就会增大；
2） 由式
c Po 1 Pc c
ic ic
Q
o
eb
o
t
o振放大器波形图 t
5
t
高频功率放大器波形图
第五章
高频功率放大器
高频电子线路
高频功率放大器与非谐振功率放大器的对比
相同点： ①输出功率大， ②输出效率高。
功率放大器实质上是一个能量转换器，把电源供给的直流能 量转化为交流能量，能量转换的能力即为功率放大器的效率。
不同点：
谐振功率放大器通常用来放大窄带高频信号(信号的通带宽度 只有其中心频率的1%或更小)，其工作状态通常选为丙类工作 状态(导通角c＜90)，为了不失真的放大信号，它的负载必 须是谐振回路
非谐振放大器可分为低频功率放大器和宽带高频功率放大器。 低频功率放大器的负载为无调谐负载，工作在甲类或乙类工 作状态；宽带高频功率放大器以宽带传输线为负载。
π
sin c c cos c I cM o ( c ) π(1 cos c )
I c1m
cos t cos c 1 c ic cosωt dt I cM costdt π π c (1 cos c )
π
I cM
c sin c cos c I cM 1 ( c ) π(1 cos c )
功率放大电路
第5章功率放大电路5.1 教学基本要求教学基本要求主要知识点熟练掌握正确理解一般了解低频功率放大电路的特点、分类、效率和失真问题√√乙类互补推挽功率放大电路的工作原理及主要性能指标计算甲乙类互补推挽功放电路工作原理√互补推挽功率放大电路单电源功率放大电路工作原理√低频功放的能量和效率√功率器件与散热几种功率器件的特点、功率器件的散热√集成功率放大器√5.2 重点和难点一、重点1．理解甲类、乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率与静态工作点设置的关系。
2．乙类功放的工作原理和功率参数计算方法。
二、难点1．正确理解乙类和甲乙类低频功率放大器中放大管的电流流通角、波形失真及其解决方法。
2．乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率计算以及提高效率。
5.3 知识要点甲类功放及特点乙类功放及特点1．低频功率放大器甲乙类功放及特点主要技术要求乙类互补对称功率放大器交越失真及其解决办法2．互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器单电源互补对称功率放大器BTL功率放大器本课程中对低频功率放大器的讨论和分析的思路为：先讨论功率放大器的特殊问题甲类功放电路的组成、原理及其优缺点提高效率的途径乙类互补功放电路的组成、原理及其优缺点，功率计算(输出信号交越失真)为了克服交越失真甲乙类低频功放的组成、原理及其优缺点需要解决交流输出信号正负半周不对称问题采用自举电路。
然后介绍集成功放以及BTL功放电路等。
5.4 主要内容5.4.1 功率放大电路的特殊问题5.4.1.1 功率放大电路的特点和要求1．在不失真的前提下尽可能地输出较大功率由于功率放大电路在多级放大电路的输出级，信号幅度较大，功率放大管往往工作在极限状态。
功率放大器的主要任务是为额定负载LR提供不失真的输出功率，同时需要考虑功率放大管的失真、功率放大管的安全(即极限参数CMP、CMI、CEO(BR)U)和散热等问题。
2．具有较高的效率由于功率放大电路输出功率较大，所以，效率问题是功率放大电路的主要要问题。
通信基本电路第五章高频功率放大器
5
高频功率放大器和低频放大器的共同点与不同点
共同点
不同点
高频功率放大器
低频功率放大器
输出功率大、 工作频率 效率高
相对带宽 f H
fL
几十 KHz-几百 MHz 接近 1
20Hz-20KHz 1000
➢使用高频功率放大器的目的
放大高频大信号,使发射机末级获得足够大 的发射功率。
➢高频功率放大器使用中需要解决的两个问
题：输出效率和功率；即高输出效率和功 率
谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同之处
相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。
工作状态的影响，中间级的效率一般取为0.
电流的振幅将随VCC的减
c
c
能量转换的能力即为功率放大器的效率。
设 IL1m 和 ILnm 分别为通过外接负载电流中基波和 n 次谐波分量的振幅，相应的基波和 n 次谐波功率分别为 PL 和 PLn，则对 n 次谐
波的谐波抑制度定义为
P P 集电极电流脉冲幅值Icm
如 何 减 小 集 电 极 耗 散 呢 ？ 晶体管的集电极耗散功率等于
集电极电压vc与集电极电流ic的乘积:
Pc
1 T
T
0 iCvCEdt
若 使 ic只 有 在 vc最 低 的 时 候 才 能 通 过 ，
则 集 电 极 耗 散 功 率 Pc就 会 减 小
丙 类 功 率 放 大 器
谐振功率放大电路原理图
w w vBE V BB V bm cots vCE V CC V cm cots