在一些電子設備中,常常要求放大電路的輸出級能夠帶動某種負載,例如驅動電表,使指針偏轉;驅動擴大音機的揚聲器使這發出聲音;驅動自動控制系統中的執行機構等等,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.對功率放大電路的要求主要有:
(1)根據負載要求,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下,輸出波形不超過規定的非線性失真指標時,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,而且消耗在電路內部的電能將轉換成為熱量,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備,很不經濟。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,三極管的工作點在大范圍內變化,使管子特性曲線的非線性問題充分暴露出來,因此輸出波型的非線性失真比之小信號放大電路要嚴重得多。在實際的功率放大電路中,應根據負載的要示來規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狀態,因此在進行分析時,一般不能采用微變等效電路法,而常常采用圖解法來分析放大電路的靜態和動態工作情況。射極輸出器的特點是輸出電阻低,帶負載能力比較強,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正,負向輸入信號跟隨的能力不同。通常對負向輸入電壓的跟隨范圍相對比較小。
傳統的功率放大電路常常采用變壓器耦合方式的互補對稱電路,通常稱為推挽放大電路。下圖示出了一個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接成對稱形式.由圖可見,當輸入電壓u1為正半周時,VT1導電,VT2截止;當u1為負半周時,VT2導電,VT1截止,兩個三極管的集電極電流ic1和it2均只有半個正弦波,但通過輸出變壓順耦合到負載上,負載電流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點是便于實現阻抗匹配.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生移相,使放大電路在引入負反饋時容易產生激振蕩,反以目前的發展趨勢傾向于采用無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