《电路与电子学》第12章.ppt

第十二章 功率放大器 功率放大器分成甲、乙、丙、丁等类型。 本章介绍放大器的效率概念。 效率与它的偏置的关系。大功率的时候，效率最重要。 提高效率的方法。 推挽放大器及交越失真、互补对称放大器的工作原理。 谐振槽路在丙类放大器中的作用。 12.1 放大器的类型 信号处理系统的前级作用是处理小信号 功率放大器有大的功率增益，处理大的电流和电压。 高效功放的作用 从电源取得的直流功率尽可能多地变成信号功率。 效率是： η = (信号输出功率/直流输入功率)×100% 图12－2的功率放大器输出8W的信号功率。16V的电源向放大器提供1A电流。直流功率是： P＝UI =16W 放大器的效率是： η = ( 8W/16W )x 100% = 50% 例12-2 一个汽车立体声放大器每个声道额定输出功率是70W，它的效率是60％，输出额定功率时，需要多大的电流？汽车电子系统工作电压是12V。 第一步是求输入功率，然后确定电流。整理效率公式得出： PI = PO/ ηC = 140W/0.6 =233W 由功率公式得出： I = PI /U = 233 W / 12V = 19.4A 通过改变偏置改变放大器效率 甲类放大器工作在负载线的中心点 乙类放大器工作点处在负载线的截止点。 通过改变放大器的偏置方式，还可组成甲乙类和丙类功率放大器。偏置控制了工作点、导通角和工作类型。 自测题：判断说法正误 4. 如图12－3所示，没有输入信号，电源消耗功率为0W。 5. 如图12－4所示，没有输入信号，电源消耗功率为0W。 12.2 甲类功率放大器 甲类功率放大器工作点是在负载线的中心附近。它的效率不高，但它的失真较低，设计最简单。 通过电源电压UCC和饱和电流建立负载线。饱和电流是： I sat = UCC / RC = 16V/ 80Ω = 200mA 忽略UBE，求基极电流得到：IB＝UCC/RB = 16V/16kΩ = 1mA 集电极电流是：IC＝β×IB ＝100×1mA＝100 mA 计算信号的功率。电压有效值： U =( Up-p / 2)×0.707 =( 16V/ 2)×0.707 =5.66V 电流有效值： I=(Ip-p/2)×0.707=(200 mA/2)×0.707=70.7mA 信号功率： PO=U×I=5.66V×70.7mA=0.4W 直流功率： Pdc=UCC×IC=16V×100mA=1.6W 放大器的效率： η=(PO/Pdc)×100% =(0.4/1.6)×100%=25% 例12-3 如图12－5所示放大器产生峰－峰值为8V的正弦波，确定其效率。 解：先求出信号电压的有效值： U =(Up-p/2) ×0.707 =(8/2) ×0.707 = 2.83V 计算输出功率： PO = U2 / R =2.832/80 = 0.1W 在甲类放大器中直流输入功率不变，因此效率是： η=(PO / Pdc) ×100% =(0.1W/1.6W ) ×100% = 6.25% 变压器耦合功率放大器 变压器能把信号的能量耦合到负载上，现在负载上没有直流流过。变压器耦合允许产生两倍信号功率。 如图12－7与图12－5有同样的电源电压，同样的偏置电阻，同样的三极管和同样的负载。 工作点电流还是100mA，基极电流和放大倍数β不变。80Ω电阻没有了， UCEQ=16V 交流负载是： RLac＝(1.41)2×80Ω=160Ω 如图12－8，直流负载线是过UCC点平行纵轴的直线，UCE将达到2UCC 变压器－电磁能量转换基本概念! 为什么交流负载线要延伸到两倍的电源电压？可从两个方面解释。第一，如果它通过工作点并且满足160Ω的倾斜度，必定延伸到32V。第二，变压器是典型的磁耦合器件，当磁场减小，就产生感应电压，添加到串联的电源电压上。这样在变压器耦合的放大器中，在达到阻抗匹配与满激励时UCE 的最大值等于两倍电源电压。 在所有的变压器耦合 放大器中如果ICQ与RL 足够大，uCE的值可能 远远高于电源的电压 会使三极管击穿！ 具有变压器耦合的放大器输出摆幅增大了一倍。因此信号的功率是： PO=(0.707×16)2/160=0.8W 放大器直流功率没有变。电源电压还是16V，平均电流还是100mA。对于同样直流输入功率，具有