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2023-10-21
1.功放的基本要求。(B)
2.功放的分类。(A)
3.OCL功放电路的基本结构、工作原理。(B)
5.交越失真及其消除方法。(B)
6.OTL功放电路的基本结构、工作原理。(B)
7.OTL功放电路的输出功率和效率。(C)
8.OTL功放电路典型电路分析。(C)
9.采用复合管构成的OTL功放。(A)
近三年四川省对口升学本章考点内容及考题分析
本章应了解放大电路的工作任务、基本要求和电路类型,重点掌握OCL和OTL功率放大器的组成、工作状态及元件作用,熟练计算输出功率和效率。
一、功率放大电路的基本要求及分类
1.对功率放大器的要求
(1)有足够大的输出功率。
(2)效率要高。
(3)非线性失真要小。
(4)功放管散热要好。
2.功率放大器的分类
(1)按功放管静态工作点位置不同分为甲类(静态工作点在线性放大区中点,波形好但效率低)、乙类(静态工作点在截止区,效率高但削波失真严重)、甲乙类(静态工作点靠近截止区,效率高,削波失真有改善)。
(2)按耦合方式不同分为阻容耦合(实质是OTL电路,具有简单但功率小的特点)、变压器耦合(阻抗匹配好,但笨重、频率特性差)、直接耦合(实质是OCL电路,具有较易于集成化,使用广泛的特点)。
1.电路基本组成(见图2-5-1)
(1)VT1,VT2为性能完全一致的互补(NPN与PNP互补)对称管。
(2)该电路采用正电源+VCC与负电源-VCC相等的双电源。
(3)VT1与VT2射极相连的点叫中点,静态电位为0,故负载RL采用直接耦合。
2.工作原理
图2-5-1 OCL 原理电路
输入信号ui(以正弦波为例)正半周到来时,VT1导通,放大信号,此时VT2截止;当输入信号负半周到来时,VT2导通,放大信号,此时VT1截止,两管交替工作,放大一个完整的周期信号。
3.输出功率和效率
式中,Pom为最大输出功率;PDC为电源提供的功率。
4.交越失真
因两管均未加静态偏置,在输入信号较小时(零点附近),两管均处于截止状态不能导通,导致信号丢失或放大不充分而发生的失真——交越失真。
5.交越失真的消除
给VT1、VT2加上合适的偏置即可有效消除交越失真。如图2-5-2所示,VD1、VD2导通时正向压降之和为功放管提供静态偏压,使功放管处于微导通状态,小信号输入时,功放管也具有一定的放大能力,从而消除交越失真。
图2-5-2 消除交越失真的OCL电路
三、单电源互补对称电路(OTL电路)
1.电路基本组成和工作原理
如图2-5-3所示,功放管采用互补对称管,单电源VCC,中点电位为。当ui处于正半周时,VT1导通,放大信号此时VT2截止;当ui处于负半周时,VT2导通,放大信号,此时VT1截止,两管交替导通,放大一个完整的正弦信号。
图2-5-3 OTL原理电路
2.输出功率和效率
3.交越失真及其消除
OTL功率放大器的交越失真及其消除与OCL功率放大器基本相同。
4.典型OTL电路
典型OTL电路如图2-5-4所示,R4、C4是自举电路,可以提高放大器的动态范围、减小顶部波形失真,提高功率增益;RP2可以调整功放管的静态工作电流,以消除交越失真;RP1可以调整整个放大器的工作点,并具有负反馈的作用.
图2-5-4 典型OTL电路原理图
四、复合管的原理
复合管的复合原则和要求如下。
第一,必须保证两只管子各极电流都能顺着各个管的正常工作方向流动。
第二,前管的c、e极只能与后管的c、b极连接,而不能与后管的b、e极连接;否则前管的UCE电压会受到后管UBE的钳制,无法使两管有合适的工作电压。
五、采用复合管构成的OTL功放电路
图2-5-5 复合管OTL电路
由复合管组成的OTL功率放大电路如图2-5-5所示,三极管VT1组成的激励放大级,VT2与VT4管组成NPN型复合管,VT3与VT5组成PNP型复合管,两只复合管作为电路的输出配对管,由于功率管VT4和VT5都是NPN型管,因此可选用型号、性能接近的管子。
六、集成功率放大器
集成功率放大器由差分输入级、中间放大级(一般为共发射极电路)、OTL电路输出级三部分组成。它具有体积小,工作稳定,易于安装和调试的优点。(www.chuimin.cn)
【例1】 (2018年高考题)如图所示,已知VCC=8 V,负载RL=8Ω,忽略三极管的饱和压降VCES,则负载可获得的最大功率为_________W。
【答案】 1
【解析】 由题意可知此题是OTL单电源功率放大电路。由于忽略管压降,所以最大功率
【例2】 (2017年高考题)如图所示,电源电压VCC=18 V,晶体管的饱和管压降为1 V,RL=4Ω,则最大输出功率为_________W。。
【答案】 8
【解析】 由题意可知此题是OTL单电源功率放大电路。由于考虑了管压降,所以最大功率=8(W)。
【例3】 在某OTL功放电路中,已知电源电压VCC=6 V,采用阻抗为8Ω的喇叭作为负载,求该功放电路的最大输出功率。
【答案】 0.56 W
【解析】。
【例4】 在如图所示的OCL功放电路中,已知输入信号ui为正弦波,RL=16Ω,要求最大输出功率为10 W。在三极管的饱和压降可以忽略的条件下,计算:
(1)正负电源VCC的最小值;
(2)根据电源VCC的最小值,求三极管的极限参数ICM,V(BR)CEO,PCM;
(3)当输出功率最大(10 W)时,电源的供给功率PDC;
(4)当输入功率最大时,输入电压有效值。
【答案】 (1)根据,可求得电源的最小值,
18(V)。
(2)根据功放三极管的选管要求,可求得
(注:ICM、V(BR)CEO和PCM这三个极限参数有的书没有给出讲解,近十年高考中也没出现)
(3)该电路为乙类功放电路,其理想的效率为78.5%,由此可计算出电源供给的功率为PDC=POM=78.5%≈12.74 W。
(4)电路为射极输出器,所以输出电压的有效值约等于输入电压的有效值,在忽略三极管饱和压降的条件下VOM≈VCC,即。
一、单项选择题
1.功率放大器的主要任务是( )
A.不失真地放大信号电流 B.不失真地放大信号功率
C.向负载提供足够大的信号电压 D.向负载提供较大的信号电流
2.实用的功率放大器通常是工作在________状态。( )
A.甲类 B.乙类
C.甲乙类 D.丙类
3.OCL功放电路中,输出端中点静态电位为( )
A.VCC B.2VCC
C.VCC/2 D.0
4.在理想情况下,OCL功放电路的最大输出功率为( )
5.OTL功放电路中,输出端中点静态电位应为( )
A.0 B.VCC
C.2VCC D.VCC/2
二、判断题(正确的选“A”,错误的选“B”)
1.OCL功率放大电路采用单电源供电。( )
2.在甲类功率放大电路中,当没有信号输入时,电源的功耗最小。( )
3.采用OTL功率放大电路可以提高放大电路的输出功率。( )
4.复合管的共发射极电流放大倍数等于两管放大倍数之积。( )
三、填空题
1.向负载提供信号功率的放大电路称为_________。
2.甲类功率放大器的静态工作点Q设置在________,乙类功率放大器的静态工作点Q设置在_________,甲乙类功率放大器的Q点设置在_________。
3.功率放大器的耦合方式可分为________、________和________。
4.某OCL功放电路如图所示,当输入信号在vi的正半周时,________管发射结正偏而导通,________管发射结反偏而截止,形成的电流回路为_________;当输入信号在ui的负半周时,_________管发射结正偏而导通,_________管发射结反偏而截止,形成的电流回路为_________。
5.如第4题图所示的电路会出现________失真,消除该失真的具体办法是_________。
第4题图
四、分析计算题
1.如图所示为OCL功放电路,已知±VCC=16 V,RL=8Ω。求:
(1)理想情况下,负载RL上得到的最大输出功率Pom和电源提供的功率PDC;
(2)对功放管的PCM、ICM和V(BR)CEO的要求。
第1题图
2.如第1题图所示的OCL电路,若负载为4Ω,要保持最大输出功率16 W不变,电源电压VCC应为多大?
3.OTL功放电路如图所示,求该电路的最大输出功率。
第3题图
4.如第3题图所示的功放电路,若要求最大输出功率达到4.5 W,问RL应选用多大?
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