為提高效率,功率放大器常工作在乙類、甲乙類狀態,並利用互補對稱結構使其不失真。
主要指標:輸出功率、效率和非線性失真。理論上,最大輸出效率可達78.5%。
OTL電路采用單電源供電,要求通過大電容接上負載,以保證輸出電壓的正負跟隨能力。
為解決中大功率管互補配對問題和提高驅動能力,常利用互補復合管獲得大電流增益和較為對稱的輸出特性,形成實際電路中經常使用的準互補功率放大器。此外,還通過增加自舉電路,保證輸出電壓正負半周的良好對稱性。
功率放大電路按工作狀態的分類根據在正弦信號整個周期內的三極管導通情況,可分為幾種工作狀態:
1、甲類:壹個周期內均導通,導通角等於360°。
靜態工作電流ICQ≥ICM(信號電流峰值),電壓放大電路都屬此類。
2、乙類:導通角等於180°。即ICQ=0,晶體管只導通半周。
3、甲乙類:導通角大於180°,小於360°。即0≤ICQ≤ICM
4、 丙類:導通角小於180°
壹、互補對稱式甲乙類功率放大電路
甲乙類雙電源互補對稱電路
(1)基本工作原理
電路中除增加驅動級VT1管外,還增加了兩只二極管VD1、VD2,目的是建立壹定的直流偏置,偏置電壓大於管子死區電壓,以克服交越失真。此時管子工作於甲乙類狀態。
靜態:利用VT1基極電流在VD1、VD2的正向壓降給VT1、VT3兩管提供基極偏置電壓,發射結電位分別為VD1、VD2的正向導通壓降,致使兩管處於微弱導通狀態——甲乙類狀態。
兩管靜態電流相等,負載上無靜態電流,輸出電壓Uo=0。
動態:當有交流信號輸入時,VD1和VD2的交流電阻很小,可視為短路,從而保證兩管基極輸入信號幅度基本相等。兩管輪流工作。
電路存在問題
第壹:當要求輸出功率較大時,要求推動功率管的基極電流也要很大,而由於功放管的β不會很大,所以驅動級VT1要提供大電流難以做到。
第二:兩只大功率異型管的的配對比較困難,難以做到特性對稱。
準互補對稱式功率放大電路
為解決上述問題,可以增加復合管VT2、VT4 →代替VT2;VT3、VT5 →代替VT3。這樣,既擴大了電流驅動能力,同時也利用同類型的VT4、VT5作為輸出管,較好地實現了特性匹配的目的。
單電源互補對稱式功率放大電路(OTL)
實際電路中,如收音機、擴音機中,常采用單電源供電。單電源供電常采用變壓器耦合,這裏省略了變壓器,稱為無輸出變壓器。簡稱OTL電路。
(1)基本工作原理
靜態:因兩管對稱,VT2、VT3兩管發射極e的電位UE=12UCC,負載無電流。
動態:ui>0→VT2導通,VT3截止→對負載供電,並對C充電; ui<0→VT3導通,VT2截止→電容C通過VT3、RL放電維持負半周電流(電容C相當於電源)。
註意:應選擇足夠大的電容C,以維持其上電壓基本不變,保證負載上得到的交流信號正負半周對稱。
(2)存在問題
當e點電位升高時,b點電位基本不變,VT2管基極電流減小,負載電流減小,使得輸出電壓正方向變化的幅度受到限制,遠小於12UCC。
自舉電路
增加電容C3和電阻R3,靠電路本身擡高p點電位,原理如下:up=UCC?IC1R3ue=12UCCUC3=up?ue}?UC3=12UCC?IC1R3
若電容C3足夠大,充電後UC3基本不變,為壹常數。
由於up=UC3+ue
顯然ue↑→up↑
即e點電位升高→p點電位隨之升高→VT2充分導通→保證負載兩端有足夠大的電壓變化量