功率放大器的特點(diǎn)及分類(lèi)
發(fā)布時(shí)間:2011/11/4 11:49:17 訪問(wèn)次數(shù):8726
為了實(shí)現(xiàn)盡量大的輸出功率,要求功放管的電壓和電流都要有足夠大的輸出幅度,因此,三極管往往工作在極限的狀態(tài)下。工作在大信號(hào)極限狀態(tài)下的三極管,不可避免的會(huì)產(chǎn)生非線性失真,且同一個(gè)三極管,輸出功章越大,非線性失真越嚴(yán)重,功放管的非線性失真和輸出功率是一對(duì)矛盾。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合,處理這對(duì)矛盾的方法各不相同。例如,在音響系統(tǒng)中,要求在輸出功率一定時(shí),非線性失真要盡量得;而在工業(yè)控制系統(tǒng)中,通常對(duì)非線性失真不要求,只要求功放的輸出功率足夠大。在功率放大器中,因功放管的集電極電流較大,所以,功放管的集電極將消耗大量的功率,使功放管的集電極溫度升高。為了保護(hù)功放管不會(huì)因溫度太高而損壞,必須采用適當(dāng)?shù)拇胧⿲?duì)功放管進(jìn)行散熱。另外,在功率放大電路中,為了輸出較大的信號(hào)功率,功放管往往工作在大電流和高電壓的情況下,功放管損壞的概率比較大,采取措施保護(hù)功放管也是功放電路要考慮的問(wèn)題。此外,在分析方法上,功放電路也不能采用前面介紹的微變等效電路分析法,而必須采用圖解分析法。
盡量提高功率轉(zhuǎn)換的效率,放大器在信號(hào)作用下向負(fù)載提供的輸出功率是由直流電源轉(zhuǎn)換來(lái)的,在轉(zhuǎn)換時(shí),管子和電路中的耗能元件均要消耗功率,設(shè)放大器的輸出功率為PO,電源消耗的功率為PE,則功放電路的效率為 η=Po/PE
按照輸入信號(hào)頻率的不同, S355功率放大器可分為低頻功率放大器和高頻功率放大器。低頻
功率放大器常常又可以按照以下幾種方式分類(lèi)。
按照功率放大器與負(fù)載之間酌耦合方式不同,可分為:
①變壓器耦合功率放大器;
②電容耦合功率放大器,也稱(chēng)為無(wú)輸出變壓器功率放大器,即OTL功率放大器;
③直接耦合功率放大器,也稱(chēng)為無(wú)輸出電容功率放大器,即OCL功率放大器;
④橋接式功率放大器,即BTL功率放大器。
按照三極管靜態(tài)工作點(diǎn)選擇的不同可分為:
①甲類(lèi)功率放大器。三極管工作在正常放大區(qū),且Q點(diǎn)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)附近;輸入信號(hào)的整個(gè)周期都被同一個(gè)晶體管放大,所以靜態(tài)時(shí)管耗較大,效率低(最高效率也只能達(dá)到50%)。前面學(xué)習(xí)的晶體管放大電路基本上都屬于這一類(lèi)。
②乙類(lèi)功率放大器。工作在三極管的截止區(qū)與放大區(qū)的交界處,且Q點(diǎn)為交流負(fù)載線和ib=0的輸出特性曲線的交點(diǎn)。輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),只有半個(gè)周期的信號(hào)被晶體管放大,因此,需要放大一個(gè)周期的信號(hào)時(shí),必須采用兩個(gè)晶體管分別對(duì)信號(hào)的正負(fù)半周放大。在理想狀態(tài)下,靜態(tài)管耗為零,效率很高。
③甲乙類(lèi)功率放大器。工作狀態(tài)介于甲類(lèi)和乙類(lèi)之間,Q點(diǎn)在交流負(fù)載線的下方,靠近截止區(qū)的位置。輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),有半個(gè)多周期的信號(hào)被晶體管放大,晶體管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期。甲乙類(lèi)功率放大器也需要兩個(gè)互補(bǔ)類(lèi)型的晶體管交替工作,才能完成財(cái)整個(gè)信號(hào)周期的放大。
此外,按照Q點(diǎn)不同,還有一種丙類(lèi)功放,它的工作點(diǎn)在截止區(qū)。晶體管的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期,它屬于高頻功放,多用于通信電路中對(duì)高頻信號(hào)的放大,本章不作介紹。
另外,根據(jù)功放電路是否集成,還可分為:分立元件式和集成功放。
為了實(shí)現(xiàn)盡量大的輸出功率,要求功放管的電壓和電流都要有足夠大的輸出幅度,因此,三極管往往工作在極限的狀態(tài)下。工作在大信號(hào)極限狀態(tài)下的三極管,不可避免的會(huì)產(chǎn)生非線性失真,且同一個(gè)三極管,輸出功章越大,非線性失真越嚴(yán)重,功放管的非線性失真和輸出功率是一對(duì)矛盾。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合,處理這對(duì)矛盾的方法各不相同。例如,在音響系統(tǒng)中,要求在輸出功率一定時(shí),非線性失真要盡量得小;而在工業(yè)控制系統(tǒng)中,通常對(duì)非線性失真不要求,只要求功放的輸出功率足夠大。在功率放大器中,因功放管的集電極電流較大,所以,功放管的集電極將消耗大量的功率,使功放管的集電極溫度升高。為了保護(hù)功放管不會(huì)因溫度太高而損壞,必須采用適當(dāng)?shù)拇胧⿲?duì)功放管進(jìn)行散熱。另外,在功率放大電路中,為了輸出較大的信號(hào)功率,功放管往往工作在大電流和高電壓的情況下,功放管損壞的概率比較大,采取措施保護(hù)功放管也是功放電路要考慮的問(wèn)題。此外,在分析方法上,功放電路也不能采用前面介紹的微變等效電路分析法,而必須采用圖解分析法。
盡量提高功率轉(zhuǎn)換的效率,放大器在信號(hào)作用下向負(fù)載提供的輸出功率是由直流電源轉(zhuǎn)換來(lái)的,在轉(zhuǎn)換時(shí),管子和電路中的耗能元件均要消耗功率,設(shè)放大器的輸出功率為PO,電源消耗的功率為PE,則功放電路的效率為 η=Po/PE
按照輸入信號(hào)頻率的不同, S355功率放大器可分為低頻功率放大器和高頻功率放大器。低頻
功率放大器常常又可以按照以下幾種方式分類(lèi)。
按照功率放大器與負(fù)載之間酌耦合方式不同,可分為:
①變壓器耦合功率放大器;
②電容耦合功率放大器,也稱(chēng)為無(wú)輸出變壓器功率放大器,即OTL功率放大器;
③直接耦合功率放大器,也稱(chēng)為無(wú)輸出電容功率放大器,即OCL功率放大器;
④橋接式功率放大器,即BTL功率放大器。
按照三極管靜態(tài)工作點(diǎn)選擇的不同可分為:
①甲類(lèi)功率放大器。三極管工作在正常放大區(qū),且Q點(diǎn)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)附近;輸入信號(hào)的整個(gè)周期都被同一個(gè)晶體管放大,所以靜態(tài)時(shí)管耗較大,效率低(最高效率也只能達(dá)到50%)。前面學(xué)習(xí)的晶體管放大電路基本上都屬于這一類(lèi)。
②乙類(lèi)功率放大器。工作在三極管的截止區(qū)與放大區(qū)的交界處,且Q點(diǎn)為交流負(fù)載線和ib=0的輸出特性曲線的交點(diǎn)。輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),只有半個(gè)周期的信號(hào)被晶體管放大,因此,需要放大一個(gè)周期的信號(hào)時(shí),必須采用兩個(gè)晶體管分別對(duì)信號(hào)的正負(fù)半周放大。在理想狀態(tài)下,靜態(tài)管耗為零,效率很高。
③甲乙類(lèi)功率放大器。工作狀態(tài)介于甲類(lèi)和乙類(lèi)之間,Q點(diǎn)在交流負(fù)載線的下方,靠近截止區(qū)的位置。輸入信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi),有半個(gè)多周期的信號(hào)被晶體管放大,晶體管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期小于一個(gè)周期。甲乙類(lèi)功率放大器也需要兩個(gè)互補(bǔ)類(lèi)型的晶體管交替工作,才能完成財(cái)整個(gè)信號(hào)周期的放大。
此外,按照Q點(diǎn)不同,還有一種丙類(lèi)功放,它的工作點(diǎn)在截止區(qū)。晶體管的導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期,它屬于高頻功放,多用于通信電路中對(duì)高頻信號(hào)的放大,本章不作介紹。
另外,根據(jù)功放電路是否集成,還可分為:分立元件式和集成功放。
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