《模拟与数字电子技术基础》3.4互补功率放大电路.pptVIP

3.4.3 复合管一、 复合管的组成原则 3.4.3 复合管一、 晶体管的复合 3.4 互补功率放大电路电路 3.4.1 晶体管的工作状态3.4.2 乙类互补输出级3.4.3 复合管 导通角? ＝360°； 效率? ≤50% 。 导通角? ＝180°； 效率? ≤78.5% 。 导通角稍大于 ? 180°； 效率? 接近乙类。 导通角? 180°。 3.4.1 晶体管的工作状态 图3.4.1(a) 晶体管的工作状态 根据晶体管在输入信号的一个周期内导通时间的多少来定义晶体管的工作状态，导通时间常用导通角?表示，如图3.4.1(a)所示。 功率放大电路（简称功放）能够向负载提供足够的输出功率 。功率放大电路必须考虑效率问题，效率低的原因主要是静态工作电流大。为了降低静态工作电流，晶体管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类状态，但同时产生了失真问题。 必须解决乙类、甲乙类工作状态下的失真问题，乙类、甲乙类工作状态才能实用。 平均电流下降，静态功耗虽然减小， 但失真严重 图3.4.1(b) 晶体管乙类工作状态失真严重 3.4.2 乙类互补输出级 一、功率放大电路的矛盾 二、 互补输出级基本电路的特点 为了解决乙类状态下的失真问题，常采用乙类互补输出电路，如图3.4.2所示。 它是由一对特性一致的NPN和PNP晶体管，按射极输出器的电路形式组合而成。两管的基极相连作为输入端；两管的发射极相连作为输出端，以RL为负载电阻； NPN管用+VCC供电，PNP管用-VCC供电。射极输出器具有输出电阻小、负载能力强的优点。 图3.4.2 乙类互补输出级 (a) (b) (c) 图3.4.2 正负半周波形合成的原理 正负半周波形的合成见图3.4.2。在负载RL上就得到合成的正负半周正弦波，以解决失真问题，见图3.4.3。 图3.4.3 正负半周合成的波形图 三、 互补输出级基本电路的工作原理 i e1 i e1 O T 2 t i e2 O T t O t u o 图3.4.3是互补输出级放大电路，当输入加入一正弦输入电压。正半周VT1导通，负半周VT2导通，在负载上可合成一正弦波。 图3.4.3 互补输出级的工作波形 + i e2 负载上的最大不失真功率（忽略晶体管的饱和压降时）： 输入、输出均为正弦波时，乙类互补功率放大电路的输出功率： 因晶体管存在死区，若输入信号小于开启电压，则晶体管不导通。 所以乙类互补输出电路在输入信号正、负半周交替过零处，因晶体管存在死区，导致集电极电流为0，从而形成的非线性失真，称为交越失真，见图3.4.4(a)。 uo 图3.4.4(a) 交越失真 死区 四、 交越失真及其消除 图3.4.4(b) 交越失真示波器波形图 为消除交越失真，可给晶体管稍稍加一点偏置，使之处于微导通状态，消除死区，即工作在甲乙类工作状态。只要一加入信号，晶体管立刻导通。 输入信号 输出信号 为消除交越失真，使晶体管处于微导通状态，消除死区，即工作在甲乙类。只要一加入信号，晶体管立刻导通。 图3.4.5(a) 甲乙类互补输出极放大电路 因为二极管的正向压降与发射结的死区电压差不多，用二极管提供偏置可消除交越失真。晶体管的导通角稍大于?，这种甲乙类互补功率放大电路，见图3.4.5(a)。 为了便于调节甲乙互补电路的导通角，用电压倍增电路取代二极管，见图3.4.5(b)，由图可知： UCE4正好略大于VT2加VT3的开启压，而UCE4取决于UBE4和电阻R1、R2。 因晶体管VT4的发射结压降UBE4基本不变，调整电阻R1、R2可使UCE4增大或减小，即调节了VT2和VT3的偏置，以达到甲乙类工作状态。 图3.4.5(b) UBE倍增甲乙类互补电路 复合管一般由两只或三只晶体管级联在一起，作为一只晶体管使用。复合管的电流放大系数比单只晶体管的电流放大系数大许多；同时还可以改变晶体管是NPN型，还是PNP型的性质。常用的复合管有下列四种形式，见图3.4.6。 图3.4.6 复合管的四种类型 组成复合管时，NPN型和PNP型晶体管可以同类型或不同类型之间互相搭配；但e、b、c 三个