功率放大器的特点及分类
发布时间:2011/11/4 11:49:17 访问次数:8715
为了实现尽量大的输出功率,要求功放管的电压和电流都要有足够大的输出幅度,因此,三极管往往工作在极限的状态下。工作在大信号极限状态下的三极管,不可避免的会产生非线性失真,且同一个三极管,输出功章越大,非线性失真越严重,功放管的非线性失真和输出功率是一对矛盾。在不同的应用场合,处理这对矛盾的方法各不相同。例如,在音响系统中,要求在输出功率一定时,非线性失真要尽量得小;而在工业控制系统中,通常对非线性失真不要求,只要求功放的输出功率足够大。在功率放大器中,因功放管的集电极电流较大,所以,功放管的集电极将消耗大量的功率,使功放管的集电极温度升高。为了保护功放管不会因温度太高而损坏,必须采用适当的措施对功放管进行散热。另外,在功率放大电路中,为了输出较大的信号功率,功放管往往工作在大电流和高电压的情况下,功放管损坏的概率比较大,采取措施保护功放管也是功放电路要考虑的问题。此外,在分析方法上,功放电路也不能采用前面介绍的微变等效电路分析法,而必须采用图解分析法。
尽量提高功率转换的效率,放大器在信号作用下向负载提供的输出功率是由直流电源转换来的,在转换时,管子和电路中的耗能元件均要消耗功率,设放大器的输出功率为PO,电源消耗的功率为PE,则功放电路的效率为 η=Po/PE
按照输入信号频率的不同, S355功率放大器可分为低频功率放大器和高频功率放大器。低频
功率放大器常常又可以按照以下几种方式分类。
按照功率放大器与负载之间酌耦合方式不同,可分为:
①变压器耦合功率放大器;
②电容耦合功率放大器,也称为无输出变压器功率放大器,即OTL功率放大器;
③直接耦合功率放大器,也称为无输出电容功率放大器,即OCL功率放大器;
④桥接式功率放大器,即BTL功率放大器。
按照三极管静态工作点选择的不同可分为:
①甲类功率放大器。三极管工作在正常放大区,且Q点在交流负载线的中点附近;输入信号的整个周期都被同一个晶体管放大,所以静态时管耗较大,效率低(最高效率也只能达到50%)。前面学习的晶体管放大电路基本上都属于这一类。
②乙类功率放大器。工作在三极管的截止区与放大区的交界处,且Q点为交流负载线和ib=0的输出特性曲线的交点。输入信号的一个周期内,只有半个周期的信号被晶体管放大,因此,需要放大一个周期的信号时,必须采用两个晶体管分别对信号的正负半周放大。在理想状态下,静态管耗为零,效率很高。
③甲乙类功率放大器。工作状态介于甲类和乙类之间,Q点在交流负载线的下方,靠近截止区的位置。输入信号的一个周期内,有半个多周期的信号被晶体管放大,晶体管的导通时间大于半个周期小于一个周期。甲乙类功率放大器也需要两个互补类型的晶体管交替工作,才能完成财整个信号周期的放大。
此外,按照Q点不同,还有一种丙类功放,它的工作点在截止区。晶体管的导通时间小于半个周期,它属于高频功放,多用于通信电路中对高频信号的放大,本章不作介绍。
另外,根据功放电路是否集成,还可分为:分立元件式和集成功放。
为了实现尽量大的输出功率,要求功放管的电压和电流都要有足够大的输出幅度,因此,三极管往往工作在极限的状态下。工作在大信号极限状态下的三极管,不可避免的会产生非线性失真,且同一个三极管,输出功章越大,非线性失真越严重,功放管的非线性失真和输出功率是一对矛盾。在不同的应用场合,处理这对矛盾的方法各不相同。例如,在音响系统中,要求在输出功率一定时,非线性失真要尽量得小;而在工业控制系统中,通常对非线性失真不要求,只要求功放的输出功率足够大。在功率放大器中,因功放管的集电极电流较大,所以,功放管的集电极将消耗大量的功率,使功放管的集电极温度升高。为了保护功放管不会因温度太高而损坏,必须采用适当的措施对功放管进行散热。另外,在功率放大电路中,为了输出较大的信号功率,功放管往往工作在大电流和高电压的情况下,功放管损坏的概率比较大,采取措施保护功放管也是功放电路要考虑的问题。此外,在分析方法上,功放电路也不能采用前面介绍的微变等效电路分析法,而必须采用图解分析法。
尽量提高功率转换的效率,放大器在信号作用下向负载提供的输出功率是由直流电源转换来的,在转换时,管子和电路中的耗能元件均要消耗功率,设放大器的输出功率为PO,电源消耗的功率为PE,则功放电路的效率为 η=Po/PE
按照输入信号频率的不同, S355功率放大器可分为低频功率放大器和高频功率放大器。低频
功率放大器常常又可以按照以下几种方式分类。
按照功率放大器与负载之间酌耦合方式不同,可分为:
①变压器耦合功率放大器;
②电容耦合功率放大器,也称为无输出变压器功率放大器,即OTL功率放大器;
③直接耦合功率放大器,也称为无输出电容功率放大器,即OCL功率放大器;
④桥接式功率放大器,即BTL功率放大器。
按照三极管静态工作点选择的不同可分为:
①甲类功率放大器。三极管工作在正常放大区,且Q点在交流负载线的中点附近;输入信号的整个周期都被同一个晶体管放大,所以静态时管耗较大,效率低(最高效率也只能达到50%)。前面学习的晶体管放大电路基本上都属于这一类。
②乙类功率放大器。工作在三极管的截止区与放大区的交界处,且Q点为交流负载线和ib=0的输出特性曲线的交点。输入信号的一个周期内,只有半个周期的信号被晶体管放大,因此,需要放大一个周期的信号时,必须采用两个晶体管分别对信号的正负半周放大。在理想状态下,静态管耗为零,效率很高。
③甲乙类功率放大器。工作状态介于甲类和乙类之间,Q点在交流负载线的下方,靠近截止区的位置。输入信号的一个周期内,有半个多周期的信号被晶体管放大,晶体管的导通时间大于半个周期小于一个周期。甲乙类功率放大器也需要两个互补类型的晶体管交替工作,才能完成财整个信号周期的放大。
此外,按照Q点不同,还有一种丙类功放,它的工作点在截止区。晶体管的导通时间小于半个周期,它属于高频功放,多用于通信电路中对高频信号的放大,本章不作介绍。
另外,根据功放电路是否集成,还可分为:分立元件式和集成功放。
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