10第十讲 功率输出级电路.ppt

* * * * * * 4.4 功率输出级电路 什么是功率放大电路：能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大电路，简称功放。 功率放大电路与其他放大电路的区别：从能量控制和转换的角度看，功率放大电路与其他放大电路在本质上没有根本的区别，只是功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。 二、 OCL、OTL互补推挽功率放大器 三、 MOS输出级电路 一、 功率放大器的特点、指标和分类 四、 达林顿组态（复合管） 一、功率放大器的特点、指标和分类 1.功放的任务及主要研究对象 功放与电压放大器的任务不同： 电压放大器： 电压放大器为小信号放大器，以获得电压增益为主，主要研究对象是电压增益、输入输出电阻等。 功率放大器： 为大信号放大器，以获得功率增益为主，主要研究的对象是输出功率、效率和失真等问题。 2. 功放的主要特点 ① 根据负载要求，提供所需的输出功率。 ③ 一般直接驱动负载，带载能力要强。 ② 管子工作在接近极限状态。 ④ 工作于大信号状态，属于非线性电路，常用图解法分析。 要解决的主要问题： ①提高效率; ②减小失真; ③管子的保护. 3.功放的主要技术指标： ①最大输出功率POmax: ② 转换效率η: 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。 在输入为正弦波且输出基本不失真的条件下，输出功率是交流功率，表达式为PO=IOUO。最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能获得的最大交流功率。 功放的输出功率即负载吸收的功率都是由直流电源提供的，希望电源提供的功率尽可能地转换为交流输出功率，而其他各种耗散功率应尽可能的少。因此定义功放的转换效率为： 4.功放工作状态的分类：（P117） 根据正弦输入信号的整个周期内功放管的导通情况，可分为： iC 0 uCE 乙 类（B类） ： 甲 类（A类）： 甲乙类（AB类） ： 丙 类（C类） ： 整个周期都导通，导通角?=360°； 大于半个周期导通，导通角180o?360o； 小于半个周期导通，导通角?180o。 只有半个周期导通，导通角?=180°； 甲 类 甲 乙 类 丙 类 乙 类 甲类 乙类 甲乙类 丙类 iC 0 uCE IBQ ic uCE t uce Ucem Icm ICQ 5.甲类放大器的转换效率： C1 Rb RC ui EC + - uO + - 甲类放大器的效率极低，最大只有25％。 6.功放提高效率的主要途径： 静态电流大是造成效率低的主要原因。 提高效率的有效方法是： 但是电路工作在乙类或甲乙类状态时，输出信号有严重的失真。 主要矛盾：效率和失真 解决方法： 减小静态电流，使电路工作在乙类或甲乙类状态。 采用互补推挽功放电路。 互补推挽功率放大电路电路：（互补对称功率放大电路） 互补推挽功率放大电路是当前最常用的功放电路形式。 互补推挽功率放大电路的主要形式： 常用于分立器件功放和集成电路的功放级。 OCL电路 OTL电路 二、OCL互补推挽乙类功率放大器 1. 电路组成 ui uO EC EE RL + - V1 V2 单管组成射级输出器。 静态时，V1、V2截止， IE1=IE2?0，IRL=0， UE=0， 输出电压uO=0。 0V 2.工作原理： UCE1=EC,UCE2=-EE; 两个三极管在信号的正、负半 周轮流导通，使负载得到一个 完整的波形。 ui uO EC RL + - V1 ui uO -EE RL + - V2 ui t iC1 t iO t uO t iC2 t iC1 iC2 忽略BJT输入特性的死区电压， iO ui uO EC EE RL + - V1 V2 iC1 iC2 3.电压传输特性和失真 uO ui 死区 跟随区 跟随区 饱和区 饱和区 -EC EC 0.5 -0.5 （1）死区与交越失真： 因BJT存在死区，在|ui|0.5V时，两管均截止，iO=0,uO=0 ,出现“交越失真 ”。 （2）跟随区： |ui|在0.7V ~EC范围内时，两管轮流导通，输出电压uO?ui 。 （3）饱和区与饱和失真： |ui|EC时，两管轮流进入饱和区，输出电压会产生饱和失真。 iO 4.克服交越失真的方法 在两管的基极间增加偏置电路，为两管在静态时提供一个初始的偏置电压，使其工作在甲乙类工作状态，从而减小交越失真。 ui uO EC -EE RL + - V1 V2 R R VD1 VD2 + - 二极管偏置电路 ui uO EC -EE RL + - V1 V2