1、第九章 功率放大電路 9.1 基本要求及重點、 難點9.2 習題類型分析及例題精解9.3 習題解答 第九章第九章 功率放大電路功率放大電路 第九章 功率放大電路 1. 基本要求基本要求(1) 理解功率放大器的特點、 主要指標、 分類及提高功率放大電路效率的方法。(2) 掌握B類互補對稱功率放大器的工作原理和輸出功率、 功耗和集電極效率的計算。(3) 了解AB類單電源互補對稱功率放大器的工作原理和分析計算； 了解復合管及準互補B類功率放大電路(OCL)的工作原理。(4) 了解D功率放大電路和集成功率放大電路。(5) 了解功率器件及其散熱和保護電路。9.1 基本要求及重點、基本要求及重點、 難點難

2、點 第九章 功率放大電路 2. 重點、難點重點、難點重點： B類互補對稱功率放大器工作原理和輸出功率、 功耗和集電極效率的分析、 計算以及功率器件的選擇原則。難點： B類互補對稱功率放大器指標的分析、 計算。第九章 功率放大電路 本章主要習題類型有：(1) 功率放大電路類型的判別；(2) 功率放大電路最大輸出功率和效率的估算；(3) 功放管的選擇；(4) 功率放大電路中反饋的分析、 估算和引入。以下舉例說明。 9.2 習題類型分析及例題精解習題類型分析及例題精解 第九章 功率放大電路 【例9-1】 在圖9-1所示功率放大電路中， 已知UCC=15 V， RL=8 ， 功率管的飽和壓降UCES=

3、1 V， 試問： (1) 靜態時， 調整哪個電阻可使uo=0 V？(2) 當ui0時， 發現輸出波形產生交越失真， 應調節哪個電阻， 如何調節？(3) 二極管VD的作用是什么？ 若二極管反接， 對V1、 V2會產生什么影響？(4) 當輸入信號ui為正弦波且有效值為10 V時， 求電路最大輸出功率Pom、 電源供給功率PE、 單管的管耗Pc和效率。(5) 若V1、 V2功率管的極限參數為PCM=10 W， ICM=5 A， U(BR)CEO=40 V， 驗證功率管的工作是否安全。第九章 功率放大電路 圖9-1 甲乙類互補對稱功率放大電路第九章 功率放大電路 解 (1) 靜態時， 調整電阻R1可使

4、uo=0 V。(2) 調整電阻R2并適當加大其值， 以恰好消除交越失真為限。(3) 二極管VD的交流電阻值小于其直流電阻值， 使得V1、 V2管基極之間有足夠的直流電壓差， 也就是在管子的基極與發射極之間加了一個適當的正向偏置(微導通狀態)， 使管子工作在甲乙類狀態。 若二極管反接， 則流過電阻R1的靜態電流全部成為V1、 V2管的基極電流， 這將導致V1、 V2管基極電流過大， 甚至有可能燒壞功率管。第九章 功率放大電路 (4) 因輸入信號ui的有效值為10 V， 故其最大值 ， 又因該功放電路是射極跟隨器結構(Au1)， 則有 , 故電路最大輸出功率電源供給功率單管的管耗 Pc=PEPom

5、=4.4 W效率V210inUV210inomUUW5 .12162002L2omomRUP%74EomPPW9 .16814. 31521022CCLomEURUP第九章 功率放大電路 (5) 驗證功率管安全與否， 須計算功率管的最大工作電壓和電流。最大管耗最大工作電壓UomM=2UCC=30 VPCM， 所以R2或VD斷開將燒毀功率管。 V621CCC2UUF1099. 181014. 321213LL2fRCmW7952|2CC21BECCCEBcURRUUUIP第九章 功率放大電路 9-3 在圖P9-3所示電路中， 運算放大器的最大輸出電壓幅度為10 V， 最大負載電流為10 mA，

6、忽略管子飽和壓降和交越失真， 試問： (1) 為了能得到盡可能大的輸出功率， 晶體管V1、 V2的值至少應該為多大？(2) 電路的輸出功率是多少？(3) 能量轉換的效率是多少？(4) 每只管子的管耗有多大？(5) 求輸出最大時, 輸入信號ui的振幅應為多少？第九章 功率放大電路 圖 P9-3第九章 功率放大電路 解 (1) %3/5294.1125. 6W94.11814. 3151022W25. 681010212112510125. 110A25. 1810EoCComEL2omo3CmaxLomCmaxPPRUUPRUPIRUIL(2)(3)第九章 功率放大電路 (4) (5) 放大倍數

7、為V110101010100W85. 2)25. 694.11(21)(21omimomEcAUUAPPP第九章 功率放大電路 9-4 由集成功放LM384組成的功率放大電路如圖P9-4所示。 已知電路在通帶內的電壓增益為40 dB， 負載RL=8 時, 不失真最大輸出電壓峰峰值為18 V， 問： (1) 最大不失真輸出功率Pom是多少?(2) 輸出功率最大時的輸入電壓有效值是多少？第九章 功率放大電路 圖 P9-4第九章 功率放大電路 解 (1) (2) 由于帶內的電壓增益為40 dB， 所以該功放電路的放大倍數A為100倍。 有W06. 58992121L2omomRUPmV64.6329

8、02mV901009imiomimUUAUU第九章 功率放大電路 9-5 集成功率放大器2030的一種應用電路如圖P9-5所示， 其輸出級假定采用互補跟隨B類功放， 晶體管的飽和壓降UCES可以忽略不計， 輸入信號ui為正弦電壓。 試問： (1) 理想情況下最大輸出功率Pom是多少? (2) 電路輸出級的效率是多少?(3) 電容C1和C2的作用是什么?第九章 功率放大電路 圖 P9-5第九章 功率放大電路 解 (1) 最大輸出功率Pom： (2) 效率 (3) C1的作用是隔直流， 通交流。 C2的作用是引入串聯電壓負反饋， 穩定輸出電壓。W062CComRUP%5

9、.784,2EomL2CCEPPRUP第九章 功率放大電路 9-6 單電源供電的互補對稱電路如圖P9-6所示。 已知負載電流振幅值ILm=0.45 A， 試求：(1) 負載上所獲得的功率Po； (2) 電源供給的直流功率PE； (3) 每管的管耗及每管的最大管耗； (4) 放大器的效率。 第九章 功率放大電路 圖 P9-6第九章 功率放大電路 解 (1) 輸出功率Po (2) 直流電源供給功率PE W54. 33545. 021212L2LmoRIPW02. 514. 33545. 0CComEUIP第九章 功率放大電路 (3) 管耗Pc和最大管耗PCM(4) 功放的效率W875. 02121

10、2 . 02 . 0W74. 0)54. 302. 5(21)(21L2CComCMoEc2c1RUPPPPPP%5 .7002. 554. 3EoPP第九章 功率放大電路 9-7 電路如圖P9-7所示， 已知UBE=0.7 V， 忽略晶體管飽和壓降(UCES=0)。 (1) 計算IC1Q和UC1Q； (2) 計算負載RL可能得到的最大交流功率Pom； (3) S閉合后， 判斷電路引入何種反饋； (4) 計算深度負反饋條件下的閉環電壓增益Auf， 以及為得到最大交流輸出功率， 輸入電壓ui的幅度。 第九章 功率放大電路 圖 P9-7第九章 功率放大電路 解 (1) 由于V1、 V2構成差動放大

11、電路， 恒流源電流已知， 故 (2) 最大輸出功率Pom (3) S閉合后， 電路引入串聯電壓負反饋。(4) 由于AF1， Ui =0， 所以Ui=Uf 。V11101 . 012mA1 . 021C1CICCCICIRIUUIIQQQW91614481221212L2CComRUP第九章 功率放大電路 又因為故因為UCES=0， 所以Uom=UCC=12 V10119,B2B2ffoB2fB2foRRRUURURRU10foiofUUUUAuV2 . 11012fomimuAUU第九章 功率放大電路 9-8 (略)9-9 (略)9-10 (略)9-11 圖P9-11所示的各復合管的接法是否正

12、確？ 如不正確， 請改正。第九章 功率放大電路 圖 P9-11第九章 功率放大電路 解 圖P9-11(a)所示接法是錯的， 應改為圖P9-11(a)所示， 等效為NPN管。圖P9-11(b)所示接法是錯的， 應改為圖P9-11(b)所示， 等效為PNP管。圖P9-11(c)所示接法是對的， 等效為一個NPN管。圖P9-11(d)所示接法是錯的， 應改為圖P9-11(c)所示， 等效為PNP管。第九章 功率放大電路 圖 P9-11第九章 功率放大電路 9-12 由復合管組成的橋式互補對稱功率放大器如圖P9-12所示。 該電路驅動電機正、 反向旋轉， 試分析該電路的工作原理。第九章 功率放大電路 圖 P9-12第九章 功率放大電路 解 該電路V1、 V2接成射極跟隨器， 將輸入信號ui引入到互補功放的輸入端， 起到信號源(ui)和功放電路的緩沖隔離作用。 V3、 V7組成NPN復合管， V4、 V9也組成NPN復合管， V5與V10、 V6與V8組成PNP復合管， V3、 V7與V5、 V10組成互補跟隨功率驅動級