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答案3章 功率放大電路
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第3章 功率放大電路
功率放大電路處于多級放大電路的末級或末前級，將前置電壓放大級送來的信號進(jìn)行功率放大，輸出足夠大的功率去驅(qū)動負(fù)載（如揚(yáng)聲器、顯示器等）。
功率放大電路是電子設(shè)備中不可少的單元電路，本章需要掌握功放基本概念，了解功放電路參數(shù)。
電壓放大電路與功率放大電路的區(qū)別：
（1）任務(wù)不同
① 電壓放大電路：不失真地提高輸入信號的幅度，以驅(qū)動后面的功率放大級，通常工作在小信號狀態(tài)。
② 功率放大電路：信號不失真或輕度失真的條件下提高
2、輸出功率，通常工作在大信號狀態(tài)。在前級電壓放大基礎(chǔ)上,再功率放大，為負(fù)載提供足夠的輸出功率
（2）分析方法不同
① 電壓放大電路：采用微變等效電路法和圖解法；② 功率放大電路：圖解法
3.1 概述
什么是功率放大器：
? 供給負(fù)載足夠功率，控制它工作
? 一個能量轉(zhuǎn)換器，直流電源能量交流能量
? 通常處于設(shè)備末級
為了獲得大的輸出功率，必須使功率放大電路輸出信號電壓大，輸出信號電流大，放大電路的輸出電阻與負(fù)載匹配。
1、功率放大電路的特點(diǎn)
（1）輸入、輸出電壓幅度大，輸出電流的幅度也大。大信號工作，極限運(yùn)用，電流幅值最大時，處于臨界飽合狀態(tài)。① 功放管的工作電流接
3、近于集電極最大允許電流；
② 電壓接近于集電極—發(fā)射極的反向擊穿電壓；
③ 損耗功率接近于集電極最大允許功率損耗。
（2）在大幅度信號的作用下，功放管的工作點(diǎn)可能進(jìn)入飽和區(qū)和截止區(qū)，從而使輸出信號產(chǎn)生嚴(yán)重的非線性失真。功放管因?yàn)楣ぷ麟娏骱碗妷捍?，易損壞易失真。
（3）功放管在大信號條件下工作，動態(tài)分析時不允許采用微變等效電路法，采用圖解法
2、對功率放大電路的要求
（1）在不失真的情況下，要求輸出盡可能大的功率，管子工作在極限的工作狀態(tài)。
（2）要求提高效率，
（3）非線性失真要小。在大信號狀態(tài)工作必然引起失真的問題，這就存在增大輸出功率和失真嚴(yán)重的矛盾，這就要求在電路結(jié)構(gòu)上進(jìn)
4、行改進(jìn)，盡可能大的提高輸出功率，減小非線性失真。
（4）充分考慮功放管的管耗和熱保護(hù)，安全工作。電源供給的能量大多數(shù)以管耗的形式消耗掉，通常功放電路中的工作管必須加散熱片。
3、功率放大器的類型
（1）按功放管的工作狀態(tài)分
① 甲類功放：靜態(tài)工作點(diǎn)大致在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，功放管在輸入信號的整個周期都導(dǎo)通，靜態(tài)較大，波形好, 管耗大，效率低。（圖3-1（a））
② 乙類功放：靜態(tài)工作點(diǎn)在處，功放管只在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通，靜態(tài)，波形嚴(yán)重失真, 管耗小，效率高。（圖3-1（c））
③ 甲乙類功放：靜態(tài)工作點(diǎn)靠近截止區(qū)，功放管導(dǎo)通的時間大于信號輸入半個周期小于一個周期，靜態(tài)，一般功放
5、常采用。（圖3-1（b））
上述功放特點(diǎn)：甲乙類放大和乙類放大電路因靜態(tài)電流很小，使電源供給的直流功率幾乎全部轉(zhuǎn)換成交流輸出信號，因此降低了管耗，提高了效率。但是，這兩種功放電路都出現(xiàn)了嚴(yán)重的波形失真。
（2）按耦合方式分：變壓器耦合功放、OTL（無輸出變壓器）功放、OCL（無輸出電容）功放和BTL（雙向推挽無輸出變壓器）功放。
（3）按制做工藝分：分立元件功放和集成功放
（4）按工作頻譜分：低頻功放、高頻功放、寬帶功放、脈沖功率放大器
3.2 互補(bǔ)對稱功率放大電路
1、無輸出電容（OCL）乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路 （如圖3-2所示）
（1）電路組成
① 由性
6、能參數(shù)相同，極性相反（稱互補(bǔ)管）的兩只功率管和組成。
（為管，為管）
② 雙電源供電。數(shù)值相同、極性相異。
③ 每只管構(gòu)成射極輸出電路，輸出與負(fù)載直接耦合。
④ 兩管都無偏置，無直流工作點(diǎn)，呈乙類工作狀態(tài)。兩管交替導(dǎo)通，互相補(bǔ)足。
（2）工作原理
① 當(dāng)輸入信號時
兩管無偏置，則和都截止（），則負(fù)載上電流，輸出電壓。
② 當(dāng)輸入信號時
1）當(dāng)時（輸入信號處于正半周）
大于死區(qū)電壓導(dǎo)通，截止正半周電流通過負(fù)載形成正半周輸出電壓
2）當(dāng)時（輸入信號處于負(fù)半周）
大于死區(qū)電壓導(dǎo)通，截止負(fù)半周電流通過負(fù)載形成負(fù)半周輸出電壓
結(jié)論：和兩只管輪流導(dǎo)通各半周，在負(fù)載上合成一個完
7、整正弦波，每個電源僅工作半周
（圖3-3給出了工作的波形圖，圖3-4給出了圖解分析）
（3）參數(shù)計算
① 輸出電流和輸出電壓
1）輸出電流的變化范圍為：，輸出電流最大幅值：
2）輸出電壓的變化范圍為：，輸出電壓最大幅值：（忽略三極管的飽和壓降）
② 信號輸出最大功率：
③ 直流源功率
1）單個直流源提供的功率：
2）兩個直流源提供的功率：
④ 效率：
⑤ 兩管的總管耗：
（4）交越失真：由于管子的死區(qū)電壓使輸出電流的波形在正負(fù)半周過零處產(chǎn)生的非線性失真。（如圖3-5所示）
（為了減小和克服交越失真，給兩個互補(bǔ)管子的基極建立一個較小的靜態(tài)偏置，使兩個管子在靜態(tài)時微導(dǎo)通，
8、即使管子工作在甲乙類的狀態(tài)。）
2、無輸出電容（OCL）甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路 （如圖3-6所示）
特點(diǎn)：雙電源供電、輸出無電容器。
為解決交越失真，可給三極管稍稍加一點(diǎn)偏置，使之工作在甲乙類。
加很少直流偏置，使點(diǎn)稍高于截止點(diǎn)
3、無輸出變壓器（OTL）甲乙類互補(bǔ)對稱功率放大電路（如圖3-7所示）
（1）電路特點(diǎn)
① 兩只功率管和性能參數(shù)相同，極性相反，為管，為管。
② 兩管均接成射極輸出器；輸出端有大電容；單電源供電。
（2）靜態(tài)分析（）
兩管的射極靜態(tài)電位：
電容兩端電壓：
調(diào)整和的阻值，使兩管處于微導(dǎo)通狀態(tài)。
和、正向串聯(lián)產(chǎn)生合適的直流電壓和，使、工作在甲乙類狀態(tài)，克服交越失真。
（3）動態(tài)分析
① 當(dāng)時（輸入信號處于正半周）：導(dǎo)通、截止；同時給電容充電
② 當(dāng)時（輸入信號處于負(fù)半周）：導(dǎo)通、截止；電容放電，相當(dāng)于電源。
此時，若輸出電容足夠大，其上電壓基本保持不變，則負(fù)載上得到的交流信號與正負(fù)半周對稱。
由于二極管的動態(tài)電阻很小，的阻值也不大，所以和的基極交流電位基本上相等，否則將會造成輸出波形正、負(fù)半周不對稱的現(xiàn)象。
放大電路靜態(tài)電流很小，功率損耗也很小，因而提高了效率。在理論上效率可達(dá)78.5％。
4、采用復(fù)合管作功率管（自己看）
答案3章 功率放大電路
