功率放大是一种能量转化的电路,在输入信号的效果下,晶体管把直流电源的能量,转化的电路,在输入信号的效果下,晶体管把直流电源的能量,转化成随输入信号改变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:要添加放大器的输出功率,有必要使晶体管运行在极限的作业区域邻近,由ICM、UCM和PCM决议见图一。
图一
(2)功率η要高:放大器的功率η界说为:η=沟通输出功率/直流输入功率
(3)非线性失真在答应范围内:因为功率放大器在大信号下作业,所以非线性失真是不免的,问题是要把失真控制在答应范围内,
功率放大器按作业状况和电路方式可分红以下几种:
(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:只要半个信号周期内,存在集电极电流,按电路方式它又可分为:
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)
在实践中,为了战胜交越失真,推挽式昌体管电路是作业于甲、乙类状况的。
一、甲类功率放大器
图一是甲类功率放大器,负载RL经过阻抗变换器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,所以直流负载线挨近一条垂直线见图一(b)为使放大器输出较大功率,可使沟通负载线处于a点和b点方位:a点的Uce=UCM,而作业点Q处于ab直线中点,一般晶体管的饱满压降和穿透电流都很小,实践上能够以为Icmin=0和Ucemin=0o 因而,供应负载的电流和电压振幅分别为:
Icm=IcM/2, Ucem=UCM/2 ————————————————式1
负载的沟通功率(或放大器输出功率)为:
PL=(UceM/)×(IcM/)=(IcM/)×(UcM/)=(1/8)IcM×UcM——-式2
作业点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
甲类功率放大器的功率为:
η=PL/PD=50%———————————————————式5
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)甲类放大器的功率最高只要50%。
二、乙类推挽电路
图2(a)为乙类推挽电路,因为输出端运用变压器,因而晶体管对地有两个输出端,设电路彻底对称,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,因而,两管轮番导通,一推一挽地作业,故称为推挽电路。
因为两管轮番地作业,所以把两管的输出特性按相反方向叠在一同,两管的沟通负载线正好连成直线ab,作业点Q处于直线ab的中点,如图2(b)所示,从图中可看出各电量的联系:
(1)如输出变压器的初级和次级绕组的匝数比为n,则每只晶体管的负载电阻RL为:
RL=(n/2)RL=(n/4)RL——————————————–式6
而集电极与集电极之间的电阻RCC为
Rcc=nRL=4RL—————————————————–式7
(2)变压器B2的初级绕组端电压振幅为:
Ucem=UceQ≈Ec—————————————————-式8
初级绕组电流振幅为:
Icm=IcM———————————————————-式9
所以输送到初级绕组的功率为:
Ps=(Ucem/)×(Icm/)=(1/2)EcIcm——————————式10
(3)经过每只晶体管的电流平均值为:
Ico=IcM/π——————————————————-式11
由直流电源供应的功率为
PD=(2Ico)Ec=2×(Icm/π)×Ec————————————–式12
(4)推挽电路的功率为:
η=(Ps/PD)100%={(1/2×Ec×Icm)/[2×(Icm/π)×Ec]}100%≈78.5%—–式13
规划推挽电路时要注意:
(1)为避免交越失真,晶体管应具有必定的偏置电流,但不要过大,不然使电路功率下降。
(2)晶体管的最大集电极电压Ucm》2Ec。
(3)晶体管的耗散功率Pcm≥1.2Pc1,其间Pc1为每只晶体管送给变压器B2初级的功率,即Pc1=[(1/2)Pso]。
(4)依据Pc1及Ec1的要求,算出晶体管负载电阻PL及输出变压器的匝数比n。
图2
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