【正文】 發(fā)射極作為輸入端，集電極作為輸出端，基極是輸入、輸出的公共端。 beLioubebiLcLLborRβUUArIU)//RRR(RβIU??????????β1rβ1r//Rr//Rrβ1rβ) I(1rIrβ) I(1IrIUIUrbebeeieibebbebibebebieii????????????????????cbococRβIU壓U用戴維南定理求輸出電??αIIIIAIIIIRecioieicoL??????????cbcbscocobscRβIRβIIUrβII求短路電流???????+ Uoc _ Isc 共基極放大電路 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 功率放大器的特點 1. 輸出功率足夠大 為獲得足夠大的輸出功率 ， 功放管的電壓和電流變化范圍應很大 。 2. 效率要高 功率放大器的效率是指負載上得到的信號功率與電源供給的直流 功率之比 。 3. 非線性失真要小 功率放大器是在大信號狀態(tài)下工作 ， 電壓 、 電流擺動幅度很大 ， 極易超出管子特性曲線的線性范圍而進入非線性區(qū) ， 造成輸出波形 的非線性失真 ， 因此 ， 功率放大器比小信號的電壓放大器的非線性 失真問題嚴重 。 功率放大器 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 功率放大器通常是根據(jù)功放管工作點選擇的不同來進行分類的 ， 分為甲類放大 、 乙類放大和甲乙類放大等形式 。 當靜態(tài)工作點 Q設在負載線線性段的中點 、 在整個信號周期內(nèi)都有電流 iC通過時 ， 稱為甲類放大狀態(tài) ， 其波形如圖 (a)所示 。 若將靜態(tài)工作點 Q 設在截止點 ， 則 iC僅在半個信號周期內(nèi)通過 ， 其輸出波形被削掉一半 ， 如圖 (b)所示 ， 稱為乙類放大狀態(tài) 。 若將靜態(tài)工作點設在線性區(qū)的下部靠近截止點處 ， 則其 iC的流通時間為多半個信號周期 ， 輸出波形被削掉少一半 ， 如圖(c)所示 ， 稱為甲乙類放大狀態(tài) 。 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 單管功率放大器 圖 (a)所示為變壓器耦合單管功率放大器的典型電路 。 它的輸入端和前級之間用一個輸入變壓器耦合 ， 而輸出端和負載之間用一個輸出變壓器耦合 。 變壓器既起隔直流 、 通交流的作用 ， 又起阻抗變換的作用 。 利用輸出變壓器耦合進行阻抗變換 ， 將接在變壓器副邊的負載電阻 RL變換 （ 折算 ） 到變壓器原邊 ， 可得出其等效交流電阻 R′L為 LLL RKRNNR 2221 )( ??? 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 圖 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 式中 ， k=N1/N2 為變壓器的變比 。 由此式可知 ， 只要適當選擇輸出變壓器的變比 ， 就可以得到合適的 R′L阻值 ， 從而在負載上獲得較大的輸出功率 。 常用的一些負載如揚聲器 、 電動機 、 電磁繼電器等線圈的電阻僅為幾歐至十幾歐 ， 若將其不經(jīng)變換而直接接入集電極電路 ， 是不能得到足夠功率的 ， 因而一般須進行阻抗變換 。 例 設圖 （ a） 中負載 RL為 8Ω的揚聲器 ， 集電極電流交流分量的有效值 Ic =10 mA， 輸出功率 Po=20 mW。 試求輸出變壓器的變比 。 若揚聲器直接接入集電極電路中 ， 可得到多大功率 ？ 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 若揚聲器直接接入集電極電路中 ， Po= 可見 ， 揚聲器直接接入集電極 ， 由于其本身阻抗太小 ， 其獲得的功率很小 。 圖 （ a） 中 ， 輸入變壓器的作用也是耦合和阻抗變換 ， 而電容 Cb、 Ce為交流旁路電容 。 下面對電路的輸出功率及效率進行分析估算 。 mWRI LC )1010( 232 ???? ?? 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 1. 最大不失真輸出功率 Pom 功放電路的最大不失真輸出功率 ， 是指在正弦信號輸入下 ， 失真不超過額定要求時 ， 電路輸出的最大信號功率 ， 用放大電路的最大輸出電壓有效值和最大輸出電流有效值的乘積來表示 ， 或用最大輸出電壓幅值和最大輸出電流幅值乘積的一半來表示靜態(tài)時 ， 考慮到輸出變壓器原邊的電阻很小 ， 發(fā)射極電阻 Re也很小 ， 均可忽略 ， 則晶體管的直流負載線應是一條與橫軸交于 UCE=UCC點 、 幾乎與橫軸垂直的直線 ， 如圖 (b)所示 。 靜態(tài)工作點 Q 的位置以輸出功率的要求而定 ， 可以通過調(diào)整 Rb Rb2 的分壓比來改變偏流 IBQ， 從而定出 ICQ及 UCEQ。 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 為了獲得盡可能大的輸出功率 ， 可將 Q 點提高到靠近 PCM（ 集電極最大允許耗散功率 ） 線附近 。 動態(tài)時 ， 交流等效電阻為 R′L(RL） ， 故交流負載線是一條通過靜態(tài)工作點 Q、 斜率為 1/R′L 的直線 ， 其斜率取值多少應以輸出功率既最大又不失真為最佳 ， 此時的 R′L稱為最佳負載電阻 。 為此 ， 其靜態(tài)工作點的位置必須處于交流負載線的中點 ，即工作于甲類放大狀態(tài) 。 只有這樣 ， 輸出電壓 、 電流才能在線性放大區(qū)有最大振幅 ，才能輸出最大不失真功率 。 理想情況下 ， 略管子的飽和壓降UCES、 穿透電流 ICEO 并使管子盡限運用時 ， 其最大集電極 —發(fā)射極交流電壓幅值 UCEM約等于 UCC， 其最大集電極交流電流幅值 ICM約等于 ICQ， 交流負載線是與橫軸交于 2UCC、 與縱軸交于 2ICQ 的斜線 ， 如圖 (b)所示 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 此時的輸出功率最大 。 在這樣條件下 ， 根據(jù)交流負載線的斜率可得出交流等效電阻 R′L= 在圖 （ b） 中 ， 最大輸出電壓有效值為 UCEM = ， 最大輸出電流有效值為 ICM/ ， 故其最大不 CQCCIU2/2/CQI 2/2 CQI? 這就是變壓器耦合甲類功率放大器的最大不失真輸出功率Pom的表達式 ， 顯然 ， Pom為圖中三角形 ABQ的面積 。 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 2. 效率 η 前已指出 ， 功率放大器的效率是指負載得到的信號功率 Po和電源供給的功率 PU之比 ， 即 UOPP??式中， PU ?? ?? 202 1 wtcccU diUP? ?? ?? 20 )()s i n(2 1 wtdwtIIU cmCQCCCQCC IU? 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 由式可知 ， 功率放大器工作在甲類狀態(tài)時 ， 其電源供給的功率 PU與輸出信號電流 iC無關 ， 僅與電源電壓 UCC及靜態(tài)電流 ICQ有關 。 也就是說 ， 無論有無信號輸入輸出 ， 電源供給的功率是固定不變的 。 由此也可得出 ， 這類功放電路的輸出功率越大 ， 電路的效率就越高 。 當電路輸出最大不失真功率時 ，效率最高 ， ηm = 此式說明 ， 甲類功率放大器的最高效率為 50%。 應該說明 ， 這個數(shù)值只是個理想效率 。 在實際電路中 ， 由于存在變壓器損耗 、 管子飽和壓降及 Re上壓降等原因 ， 實際效率還要低些 。 比如 ， 設變壓器的效率為 ηT（ 小型變壓器的 ηT一般為 ~） ， 則放大器最大輸出功率時的總效率 %5021??CQccCQccUomIUIUPP 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 η′m=ηmηT 3. 管耗 PT 功放電路的管耗 PT主要是功放管消耗的功率 ， 發(fā)生在集電結上 ， 是集電極耗散功率 。 PT可由下式求出： PT= 式中 , uCE、 iC為總瞬時值 ， ? ?? 20 )(21 wtiu cCE uCEQ=UCEQUcemsinωt iC=ICQ+Icmsinωt 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 在圖 所示放大器中 ， UCEQ=UCC， PT =UCCICQ Po 此式說明 ， 當未加輸入信號時 ， 輸出功率 Po=0， 管耗最大 ， 為 UCCICQ， 電源給出的功率全部損耗在管子上 。 而當加入信號時 ， 輸出功率 Po≠0， 管耗減小 ， 所減小的部分正是輸出的信號功率 Po。 當輸出最大功率時 ， 管耗則最小 。 立 德 尚 學 惟 實 創(chuàng) 新 江西農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學院 推挽功率放大器 對于前述單管功率放大器 ， 當其工作于甲類狀態(tài)時 ， 即使是最理想情況 ， 其效率也只有 50%。 這個數(shù)值在以功率輸出為主的功放電路中是不理想的 。 在甲類放大電路中 ， 靜態(tài)電流 ICQ是造成管耗高 、 效率低的主要原因 。 降低靜態(tài)電流 ， 使管子工作于乙類狀態(tài) ， 可以減少管耗 、 提高效率 ， 但這樣會使輸出波形被削掉一半 ， 出現(xiàn)嚴重失真 。 若采用工作于乙類或甲乙類的