低频功率放大器
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:335
功率放大是一种能量转换的电路，在输入信号的作用下，晶体管把直流电源的能量，转换成随输入信号变化的输出功率送给负载，对功率放大要求如下：
（1）输出功率要大：要增加放大器的输出功率，必须使晶体管运行在极限的工作区域附近，由icm、ucm和pcm决定见图一。 |
（2）效率η要高：放大器的效率η定义为：η=交流输出功率/直流输入功率
（3）非线性失真在允许范围内：由于功率放大器在大信号下工作，所以非线性失真是难免的，问题是要把失真控制在允许范围内，
功率放大器按工作状态和电路形式可分成以下几种：
（1）甲类功率放大器：在整个信号周期内，存在集电极电流；
（2）乙类功率放大器：只有半个信号周期内，存在集电极电流，按电路形式它又可分为：
1）双端推挽电路（depp）
2）单端推挽电路（sepp）
3）平衡无变压器电路（btl）
在实际中，为了克服交越失真，推挽式昌体管电路是工作于甲、乙类状态的。 |
| 一、甲类功率放大器 |
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图一是甲类功率放大器，负载rl通过阻抗变换器b变成集电极负载rl=nrlo对直流来说，变压器b初级直流电阻和re均很小，所以直流负载线接近一条垂直线见图一（b)为使放大器输出较大功率，可使交流负载线处于a点和b点位置：a点的uce=ucm,而工作点q处于ab直线中点，通常晶体管的饱和压降和穿透电流都很小，实际上可以认为icmin=0和ucemin=0o 因此，供给负载的电流和电压振幅分别为：
icm=icm/2, ucem=ucm/2 ------------------------------------------------式1
负载的交流功率（或放大器输出功率）为：
pl=（ucem/）×（icm/)=(icm/)×(ucm/)=(1/8)icm×ucm-------式2
工作点q的集电极电流icq和电压uceq分别为：
icq=icm/2， uceq=ec=ucm/2---------------------------------------------式3
所以，直流电源的输入功率：
pd=icq×uceq=(icm/2)×(ucm/2)=1/4icmucm-------------------------------式4
甲类功率放大器的效率为：
η=pl/pd=50%---------------------------------------------------------式5
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可见：（1）晶体管的最大集射电压为电源电压ec的两倍。
（2）晶体管静态时耗功率为输出功率的两倍。
（3）甲类放大器的效率最高只有50%。
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| 二、乙类推挽电路 |
图2（a）为乙类推挽电路，由于输出端使用变压器，因而晶体管对地有两个输出端，设电路完全对称，当输入信号us为正半波时，bg1截止、bg2导通，输出电压ul为负半波，因此，两管轮流导通，一推一挽地工作，故称为推挽电路。
由于两管轮流地工作，所以把两管的输出特性按相反方向叠在一起，两管的交流负载线正好连成直线ab,工作点q处
功率放大是一种能量转换的电路，在输入信号的作用下，晶体管把直流电源的能量，转换成随输入信号变化的输出功率送给负载，对功率放大要求如下：
（1）输出功率要大：要增加放大器的输出功率，必须使晶体管运行在极限的工作区域附近，由icm、ucm和pcm决定见图一。 |
（2）效率η要高：放大器的效率η定义为：η=交流输出功率/直流输入功率
（3）非线性失真在允许范围内：由于功率放大器在大信号下工作，所以非线性失真是难免的，问题是要把失真控制在允许范围内，
功率放大器按工作状态和电路形式可分成以下几种：
（1）甲类功率放大器：在整个信号周期内，存在集电极电流；
（2）乙类功率放大器：只有半个信号周期内，存在集电极电流，按电路形式它又可分为：
1）双端推挽电路（depp）
2）单端推挽电路（sepp）
3）平衡无变压器电路（btl）
在实际中，为了克服交越失真，推挽式昌体管电路是工作于甲、乙类状态的。 |
| 一、甲类功率放大器 |
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图一是甲类功率放大器，负载rl通过阻抗变换器b变成集电极负载rl=nrlo对直流来说，变压器b初级直流电阻和re均很小，所以直流负载线接近一条垂直线见图一（b)为使放大器输出较大功率，可使交流负载线处于a点和b点位置：a点的uce=ucm,而工作点q处于ab直线中点，通常晶体管的饱和压降和穿透电流都很小，实际上可以认为icmin=0和ucemin=0o 因此，供给负载的电流和电压振幅分别为：
icm=icm/2, ucem=ucm/2 ------------------------------------------------式1
负载的交流功率（或放大器输出功率）为：
pl=（ucem/）×（icm/)=(icm/)×(ucm/)=(1/8)icm×ucm-------式2
工作点q的集电极电流icq和电压uceq分别为：
icq=icm/2， uceq=ec=ucm/2---------------------------------------------式3
所以，直流电源的输入功率：
pd=icq×uceq=(icm/2)×(ucm/2)=1/4icmucm-------------------------------式4
甲类功率放大器的效率为：
η=pl/pd=50%---------------------------------------------------------式5
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可见：（1）晶体管的最大集射电压为电源电压ec的两倍。
（2）晶体管静态时耗功率为输出功率的两倍。
（3）甲类放大器的效率最高只有50%。
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| 二、乙类推挽电路 |
图2（a）为乙类推挽电路，由于输出端使用变压器，因而晶体管对地有两个输出端，设电路完全对称，当输入信号us为正半波时，bg1截止、bg2导通，输出电压ul为负半波，因此，两管轮流导通，一推一挽地工作，故称为推挽电路。
由于两管轮流地工作，所以把两管的输出特性按相反方向叠在一起，两管的交流负载线正好连成直线ab,工作点q处
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