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功率放大电路

放大电路带负载时要向负载提供一定的功率,在多级放大电路中,一般包括前置电压放大电路和末级功率放大电路。对于一个微弱的信号,首先进行电压放大,然后末级再进行电流放大,从而达到功率放大的目的。进行电流放大的电路又称为功率放大电路。

阻容耦合的共发射极放大电路,输出功率很小。当负载的阻抗很小时,共发射极电路的电压放大倍数也很低,共发射极放大电路中为了不失真,要求管耗大于输出功率,故共发射极放大电路的效率很低。

要获得一定的输出功率,需要解决低阻负载和效率问题,这也是功率放大电路要解决的主要问题。

近年来多采用互补对称式功率放大电路,它是由射极输出器发展而来的,射极输出器具有输入电阻高,输出电阻低,有电流放大和功率放大的作用。如果采用有两只互补三极管组成的射极输出电路,则能较好的解决低阻负载和效率问题。互补对称式功率放大电路有两种形式。

双电源互补对称功率放大电路(OCL电路)

基本互补对称电路可以看成是由两个射极输出器组成的。一个NPN型和一个PNP型三极管,两只三极管轮流导通向负载电阻输出电压。

功率放大电路

基本互补对称电路实现了三极管在静态时截止,有信号时三极管轮流导通,组成推挽式的电路。但是这种电路在实际应用中输出电压正弦波的保真度不理想。由于没有静态偏置,当输入信号低于三极管的死区电压时,两个三极管都会截止,负载电阻上没有电流通过,这种现象称为交越失真,即正负半波交接过渡时出现的失真。

功率放大电路

为了克服和减少交越失真,通常在两个三极管的基极之间串接两只二极管,在它们的发射结上加稍大于死区电压的正电压(负电压),使两个三极管处于临界导通的状态。当有信号输入时,就可以使输出电压在零点附近也不失真,基极偏置电阻的取值应大致相同。

功率放大电路

由于每个三极管只工作半个周期,所以其静态工作点可下移到基极电流几乎为零的位置,因此三极管的静态功率损耗约为零,使其效率提高。使放大电路有较大的动态范围。

功率放大电路

在互补对称功率放大电路中,要求有一对特性对称的NPN型和PNP型功率管。当输出功率较大时,难以选配不同类型的三极管,且大功率管的β值均较小,而小功率管NPN型和PNP型管的匹配则较容易,因此常采用有两个小功率三极管组成的复合管代替单个大功率三极管。复合管的放大倍数是两管放大倍数之积。复合管复合后的等效结构由前面的小功率管决定。

功率放大电路

单电源互补对称电路。OTL电路

基本互补对称电路需要两个电源,有时不太方便,在一些信号频率较高的场合,可使用单电源的互补对称电路。通过电容将负载电阻接至两管的发射极,静态时通过调节基极偏置电阻的阻值使发射极的电位为电源电压的一半,则电容的充电电压等于电源电压的一半。

功率放大电路

当有信号输入时,在信号的正半周第一个三极管导通,第二个三极管截止,电流由第一个三极管经过电容向负载供电,同时向电容充电。在信号负半周时,第一个三极管截止,第二个三极管导通,已充电的电容起着电源的作用,通过第二个三极管向负载放电。只要选择时间常数RL*C足够大(远大于信号周期),就可以认为用电容和一个电源就可以达到和前面的正负两个电源的作用相同。这种电路每个管子的工作电压为电源电压的一半。计算时要注意(P254页)。

单电源互补对称功率放大电路

功率放大电路