在一些電子設(shè)備中,常常要求放大電路的輸出級(jí)能夠帶動(dòng)某種負(fù)載,例如驅(qū)動(dòng)電表,使指針偏轉(zhuǎn);驅(qū)動(dòng)擴(kuò)大音機(jī)的揚(yáng)聲器使這發(fā)出聲音;驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等,因而要求放大的輸出功率.這種放大電路通稱為
功率放大器.對(duì)功率放大電路的要求主要有:
(1)根據(jù)負(fù)載要求,提供所需要的輸出功率。為此要求放大電路的輸出電壓和輸出電流都要有足夠大的變化量。所謂最大輸出功率系指在正弦輸入信號(hào)下,輸出波形不超過(guò)規(guī)定的非線性失真指標(biāo)時(shí),放大電路最大輸出電壓和最大輸出電流有效值的乘積。在共射接法下,最大輸出功率為Pom=0.5UcemIcm(9.1.1)
(2)具有較高的效率。放大電路輸出給負(fù)載的功率是由直流電源提供的。在輸出功率比較大的情況下,效率問(wèn)題尤為突出。如果功率放大電路的效率不高。不僅將造成能量的浪費(fèi),而且消耗在電路內(nèi)部的電能將轉(zhuǎn)換成為熱量,使管子,元件等溫度升高,因而要求選用較大容量的放大管和其他設(shè)備,很不經(jīng)濟(jì)。放大電路的效率為η=PO/PV(9.1.2)式中PO為放大電路輸出給負(fù)載的功率,而PV為直流電源VCC所提供的功率
(3)盡量減小非線性失真。由于在功率放大電路中,三極管的工作點(diǎn)在大范圍內(nèi)變化,使管子特性曲線的非線性問(wèn)題充分暴露出來(lái),因此輸出波型的非線性失真比之小信號(hào)放大電路要嚴(yán)重得多。在實(shí)際的功率放大電路中,應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要示來(lái)規(guī)定允許的失真度范圍。
由于功率放大電路中的三極管通常工作在大信號(hào)狀態(tài),因此在進(jìn)行分析時(shí),一般不能采用微變等效電路法,而常常采用圖解法來(lái)分析放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況。射極輸出器的特點(diǎn)是輸出電阻低,帶負(fù)載能力比較強(qiáng),因此可以考慮作為最基本的功率放大電路,但是,一般的射擊極輸出器對(duì)正,負(fù)向輸入信號(hào)跟隨的能力不同。通常對(duì)負(fù)向輸入電壓的跟隨范圍相對(duì)比較小。
傳統(tǒng)的功率放大電路常常采用變壓器耦合方式的互補(bǔ)對(duì)稱電路,通常稱為推挽放大電路。下圖示出了一個(gè)典型的變壓器耦合推挽功率放大電路的原理圖.其中T1為輸入變壓器,T2輸出變壓器,三極管VT1,VT2接成對(duì)稱形式.由圖可見(jiàn),當(dāng)輸入電壓u1為正半周時(shí),VT1導(dǎo)電,VT2截止;當(dāng)u1為負(fù)半周時(shí),VT2導(dǎo)電,VT1截止,兩個(gè)三極管的集電極電流ic1和it2均只有半個(gè)正弦波,但通過(guò)輸出變壓順耦合到負(fù)載上,負(fù)載電流il和輸出電壓uo則基本上是正弦波。
變壓器耦合推挽
功率放大器的主要優(yōu)點(diǎn)是便于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配.但是,由天變壓器體積龐大,比較笨重,消耗有色金屬,而且在低頻和高頻部分產(chǎn)生移相,使放大電路在引入負(fù)反饋時(shí)容易產(chǎn)生激振蕩,反以目前的發(fā)展趨勢(shì)傾向于采用無(wú)輸出變壓器的功率放大電路,即直按耦合功率放大電路.本章主要介紹各種采用直接耦合方式的互方式的功率放大電路