当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第五周 > 9.1 概述 > 概述
我们从前面所看到的
电子系统的框图里边都知道
电子信号经过处理之后
最终是要通过功率放大电路
推动负载的
下面呢我们就开始讲述
功率放大电路
大家在听课的时候
要特别注意
功率放大电路
和我们前面所学过的
所有的放大电路都不一样
它的特殊之处就在于
它要输出足够大的功率
而之前我们所讲到的那些电路
都是小功率电路
首先呢我讲一个概述
功率放大电路里边
我们要研究什么问题呢
它的性能指标
和前面不一样
特别关心功率放大电路的
性能指标就是
它的输出功率和它的效率
输出的功率
常常就是指的
基本不失真情况下
能够输出的最大功率
所以呢它写成为Pom
如果我们已经知道了
一个功率放大电路
它能够输出的
最大不失真输出电压的有效值
我们也就知道了
这个电路能够输出的
最大不失真的输出功率
Pom等于Uom的平方比
上RL
这里我还是要特别强调
Uom是一个有效值
当我们把它的最大输出功率
和电源损耗的平均功率之比
那么就得到了这个电路的效率
所以效率等于Pom/PV
V指的是电源
AV指的是平均值
那么为什么电源损耗的
是一个平均值呢
我们知道不管它是正电源
它还是负电源
它电源的电压方向
是一个不变的
它输出的电流可能会随着
电路工作状态不一样
会有所变化
所以对于电源来讲
它损耗的就是一个平均功率
Pom呢
是一个有功功率
是一个交流的功率
比上的是一个平均功率
这样就得到了效率
所以对于功率放大电路
它的两个性能指标
是和我们前面所学过的
小功率放大电路的
性能指标不同
它所关心的就是能够输出的
最大功率和整个电路的效率
它的分析的方法
也和前面有所不同
我们在小功率电路分析的时候
对于放大电路
我们给出了不同情况下的
等效电路
比如说分析静态的时候
有静态模型
分析它性能指标的时候
有小信号的h参数等效模型
分析频率特性的时候
有高频等效电路
而在这里
这些个等效电路
都不能够用
因为功率放大电路
既然要研究它输出
最大的不失真电压是什么
所以你所给他的信号
一定不是小信号了
而如果不是小信号
那前面所说的那些模型
就不能用
因为它们都是小信号模型
那么大信号怎么办呢
那就采用的应该是图解法
但是在后边的分析里边
大家可以看到
我并没有真正去画图
因为实际从电路上
你就可以判断的出来
在大信号的情况下
输出到底是什么样子的
输出的最大不失真电压
到底有多大
因为只要我们能够
研究清楚了Uom
我们就能够研究清楚了Pom
那么在功率放大电路里边
晶体管在选用的时候
和前面有什么不同呢
我们要注意
它是靠极限参数
来选择晶体管的
通常我们不太关心
说它β到底有多大
有的时候我们很容忍它
β小点就小点吧
那我们关心的是三个极限值
所以关心这三个极限值
原因是在实际的
功率放大电路里边
晶体管的集电极
或者发射极
它的电流的最大值
将接近它的
最大集电极电流ICM
而管压降的最大值
也接近c - e之间
反向击穿电压
就是UCEO
而集电极的功耗的最大值
也接近了管子的集电极
最大耗散功率PCM
我们叫这时候
晶体管工作在尽限状态
所以我们用极限值去限制它
是因为它们在工作的过程里边
电流电压功耗都接近极限
而只有这样的选择
构造出来的电路
才是最经济实用的
大功率管有什么样的特点呢
通常它要比小功率管的电流
放大系数要来得小
而且它需要安装合适的散热器
那么在实用电路里边
由于功放管责任重大
所以还有各种保护电路
最常见的比如说
至少有个过流保护电路
那这就是功放管
这是比较小的功率放大管
把它套进去
就是把这个塞到这个洞里边来
这是为了它散热
这个是功率大的
这样的功放管
要搁到这样一个散热片上
把它安装在这儿
散热器还有其它的一些形状
总而言之
功率放大电路里边的功放管
是要给按上散热器
它才能够很好的发挥作用
而我们在查阅手册
看它的参数的时候
有一条不能忘了
就是要看它是在安装
什么样的散热器的情况下
它的尺寸是什么样子
形状是什么样子
它才具有了这样的参数
换一句话说
如果散热条件好一点
那么它流过的电流
它的功耗可能可以稍微大一点
如果散热条件更差的
那么你就不能够按照手册上
给出的参数让它工作了
我们经常会开计算机的时候
一开机就会听到风扇响
那个风扇就是用来散热的
那风扇放在什么地方呢
就是在计算机里边
有大功率的这样的器件
要给它散热
当然实际上当我们计算机
做的越来越小的时候
对于功率不大的
小功率的器件也要给它散热
比如说在主板上
有一些计算机里边
就给CPU那个芯片
安装了一个特别小的一个风扇
来有利于它散热
使得这些元器件
能够安全的工作
对于功率放大电路
应该有什么样的要求呢
首先输出的功率应该尽可能大
从我们前边的分析上
我们就知道
说如果知道了
最大不失真输出电压
就可以计算出来
它的最大输出功率
所以最大输出功率
实际上就是在电源电压
一定的情况下
你能够让最大不失真
输出电压最大
如果Uom最大了
那么输出的功率就可以达到
尽可能的大
或者在这样条件下
能够达到最大
效率要尽可能的高
也就是说我们希望这个电路
它最好不要消耗直流功耗
那意思是什么呢
我们希望整个这个电路
比如功放管
它静态的时候
尽可能的 电流要小
静态的电流要小
使得它静态功耗小
所以呢实际上
在很多功率放大电路里边
静态时候功放管的
集电极电流是接近于零的
那么在功放电路里边
晶体管它的工作方式是什么呢
首先我们看
这个是一个输入的电压
正弦波
我们在研究
功率放大电路的时候
给它的信号就是正弦波
那在晶体管的工作方式里边
有这么几种方式
一种是甲类方式
指的是晶体管
在信号的整个周期里边
都处于导通状态
在小功率放大电路里边
我们还应该说
它在整个周期里边
都处于放大状态
我们把这样工作的晶体管
叫甲类方式
还有一种叫乙类方式
比如说我们在讲集成运放
它的互补输出级的时候
我们就看到
说那一对管子是交替工作的
每支管子只工作在半个周期
我们把只工作在半个周期的
这样的一种工作方式
叫做乙类工作方式
而在乙类工作方式的
互补输出级里边
产生了一种失真叫交越失真
于是我们又给它
设置静态工作点
当我们设置的静态工作点
那个电流不是太小的时候
这时候我们会发现
说晶体管
是在信号的多半个周期
处于导通状态
也就是比半个周期多
那么这时候
我们叫晶体管
是在甲乙类的工作方式
当然实际上
在功放电路里边
为了获得更大的输出功率
和更高的效率
还有呢丙类和丁类的功放
在我们这课程里边
我们看到的大多数的电路
就是乙类的方式
或者甲乙类方式
功放的分类
首先是变压器耦合
功率放大电路
这是传统的功放
那么到现在还在用
尤其是在特大功率的
这样的情况下
我们还在用这样一种
传统的功率放大
所以呢原来几乎一说
变压器耦合
这样的一个放大电路
就和功率放大电路
紧密的结合起来
甚至一说到功放
就是那变压器耦合的
那样的电路
但是随着集成电路的发展
随着直接耦合
电路里面的各种各样的问题
不断的被解决
那么人们就抛弃了变压器
因为变压器本身就是笨重的
所以说到变压器耦合
那马上就想到的
是有一个笨重的东西在那
而且变压器自身
一定是消耗功率的
所以它会使得这个效率低
所以人们首先要甩掉变压器
这样就产生了无输出变压器的
这样的OTL电路
没有输出的变压器
但输出是有一个大电容的
我们知道有电容
有电容耦合
就会使得电路的低频特性差
所以由此又产生了
没有输出电容的
这样的OCL电路
它的样子就是我们
在集成运放那里边见到的
互补输出级
没有带电容
但是它必须是双电源供电
我们后边要讲到电源
当你用双电源供电的时候
你还是需要有一套电路
所以单电源供电是一套电路
到双电源供电
就变成两套电路
也就是说对电源
又提出了高的要求
于是人们又说
那能不能又直接耦合
又用单电源
这样岂不两全其美吗
于是又产生了一种电路
就要BTL电路
它是单电源供电
正像我前面所说的
有一利必有一弊
它用了单电源了
但是它也产生问题
它用的管子多
用的功放管子多
用了功放管数目多
功放管自己的损耗就会大
自己的损耗大
那么给负载的功率就会小
整个电路的效率就会低
所以我们从这几种可以看到
一个是它
每一个电路是怎么产生的
一个呢从这个分析里边
我们看它各有利弊
比如说OTL电路
它单电源
它虽然是低频特性会差
但是它单电源供电是吧
这双电源供电
但是它低频特性特别好
这单电源供电了
又低频特性好
但是它管子又多
所以呢实际上
人们在实用的场合下
还是应该根据应用场合的需求
来选择合适的功放
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
