EL1503ES在多級(jí)放大電路中,輸出的信號(hào)往往是送去驅(qū)動(dòng)一定的裝置。例如,這類裝置包括收音機(jī)中揚(yáng)聲器的音圈、電動(dòng)機(jī)的控制繞組、計(jì)算機(jī)或電視機(jī)顯示器的掃描偏轉(zhuǎn)線圈等。多級(jí)放大電路除了應(yīng)有電壓放大級(jí)外,還要求有一個(gè)能輸出一定信號(hào)功率的輸出級(jí)。這類主要用于向負(fù)載提供功率的放大電路常稱為功率放大電路。前面所討論的放大電路主要用于增強(qiáng)電壓幅度或電流幅度,因而相應(yīng)地稱為電壓放大電路或電流放大電路。但無(wú)論哪種放大電路,在負(fù)載上都同時(shí)存在輸出電壓、電流和功率,上述稱呼上的區(qū)別只不過(guò)是強(qiáng)調(diào)輸出量的不同而已。

本章以分析功率放大電路的輸出功率、效率和非線性失真之間的矛盾為主線,逐步提出解決矛盾的措施。在電路方面,以互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路為重點(diǎn)進(jìn)行較詳細(xì)的分析與計(jì)算。最后,對(duì)功率器件的散熱問(wèn)題、功率BJT、VMOS、DMOs管和集成功率放大器實(shí)例等也予以介紹。

功率放大電路的特點(diǎn)及主要研究對(duì)象,如前所述,放大電路實(shí)質(zhì)上都是能量轉(zhuǎn)換電路。從能量控制的觀點(diǎn)來(lái)看,功率放大電路和電壓放大電路沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。但是,功率放大電路和電壓放大電路所要完成的任務(wù)是不同的。對(duì)電壓放大電路的主要要求是使其輸出端得到不失真的電壓信號(hào),討論的主要指標(biāo)是電壓增益、輸人和輸出阻抗等,輸出的功率并不一定大。而功率放大電路則不同,它主要要求獲得一定的不失真(或失真較小)的輸出功率,因此功率放大電路包含著一系列在電壓放大電路中沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的特殊問(wèn)題,這些問(wèn)題是:

要求輸出功率盡可能大,為了獲得大的功率輸出,要求功放管的電壓和電流都有足夠大的輸出幅度,因此器件往往在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下工作。

效率更高,由于輸出功率大,因此直流電源消耗的功率也大,這就存在一個(gè)效率問(wèn)

題。所謂效率就是負(fù)載得到的有用信號(hào)功率和電源供給的直流功率的比值。這

個(gè)比值越大,意味著效率越高。

非線性失真要小,功率放大電路是在大信號(hào)下工作,所以不可避免地會(huì)產(chǎn)生非線性失真,而且同一功放管輸出功率越大,非線性失真往往越嚴(yán)重,這就使輸出功率和非線性失真成為一對(duì)主要矛盾。但是,在不同場(chǎng)合下,對(duì)非線性失真的要求不同,例如,在測(cè)量系統(tǒng)和電聲設(shè)備中,這個(gè)問(wèn)題顯得很重要,而在工業(yè)控制系統(tǒng)等場(chǎng)合中,則以輸出功率為主要目的,對(duì)非線性失真的要求就降為次要問(wèn)題了。

功率器件的散熱問(wèn)題,在功率放大電路中,有相當(dāng)大的功率消耗在管子的集電結(jié)上,使結(jié)溫和管殼溫度升高。為了充分利用允許的管耗而使管子輸出足夠大的功率,放大器件的散熱就成為一個(gè)重要問(wèn)題。

此外,在功率放大電路中,為了輸出較大的信號(hào)功率,器件承受的電壓要高,通過(guò)的電流要大,功率管損壞的可能性也就比較大,所以功率管的損壞與保護(hù)問(wèn)題也不容忽視。

在分析方法上,由于管子處于大信號(hào)下工作,故通常采用圖解法。

功率放大電路提高效率的主要途徑,從前面的討論中可知,在電壓放大電路中,輸人信號(hào)在整個(gè)周期內(nèi)都有電流流過(guò)放大器件,這種工作方式通常稱為甲類放大。甲類放大的典型工作狀態(tài)如圖8.1.1a所示,此時(shí)0c≥0。在甲類放大電路中,電源始終不斷地輸送功率,在沒(méi)有信號(hào)輸入時(shí),這些功率全部消耗在器件(和電阻)上,并轉(zhuǎn)化為熱量的形式耗散出去。當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí),其中一部分轉(zhuǎn)化為有用的輸出功率,信號(hào)愈大,輸送給負(fù)載的功率愈多。通過(guò)下節(jié)射極輸出器的討論可以證明,甲類放大電路的效率較低。

怎樣才能使電源供給的功率大部分轉(zhuǎn)化為有用的信號(hào)功率輸出呢?從甲類放大電路中知道,靜態(tài)電流是造成管耗的主要因素。如果把靜態(tài)工作點(diǎn)o向下移動(dòng),使信號(hào)等于零時(shí)電源供給的功率也減小,甚至為零,信號(hào)增大時(shí)電源q點(diǎn)下移對(duì)放大電路工作狀態(tài)的影響,(a)甲類放大在一周期內(nèi)jc)0 (b)甲乙類放大在-―周期內(nèi)有半個(gè)周期以上jc>0 (c〉乙類放大在一個(gè)周期內(nèi)只有半個(gè)周期jc>0.

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