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淺談甲類單管功率放大電路

典型的甲類單管功率放大電路如圖Z0402所示。在圖中Rb1和Rb2組成偏置電路;Cb、Ce為交流旁路電容;Tr1、Tr2是輸入、出變壓器,輸出變壓器Tr2其初級接晶體管的集電極,次級接負(fù)載RL,它的作用

是進(jìn)行阻抗變換,使放大電路獲得最佳負(fù)載,從而提高輸出效率。

由圖Z0402可列出其直流負(fù)載線方程:

UCE=EC-IEReGS0402

因?yàn)樽儔浩鞒跫壍闹绷麟娮鑢T很小,故可視為短路。為了充分利用直流電源EC,功放電路中Re一般選的較小(約幾Ω),其上的壓降也可忽略不計(jì),于是式GS0402為:

UCE≈ECGS0403

它表明直流負(fù)載線是過點(diǎn)(EC,0)且與縱軸幾乎平行的直線,如圖0403所示,直流負(fù)載線與IB對應(yīng)的那條輸出特性曲線的交點(diǎn)即為Q點(diǎn)。

放大電路的交流負(fù)載

2.jpg

過Q點(diǎn)作斜率為

3.jpg

的直線即得到交流負(fù)載線,如圖中所示。

由于功放管處于極限運(yùn)用狀態(tài),當(dāng)忽略UCES和ICEO時(shí),由圖可見集電極電壓變化的幅值Ucm≈EC。電流的幅值Icm=IC,故,功率管的最大交流輸出功率為:

4.jpg

直流電源供給的功率為:

5.jpg

晶體管的集電極最大效率為:

6.jpg

它表明甲類單管放大電路在理想情況下的效率為50%。實(shí)際應(yīng)用時(shí),為了避免輸出信號失真過大,交流動(dòng)態(tài)范圍不能太大,應(yīng)留有充分的余地,再把變壓器的損耗考慮在內(nèi),實(shí)際的效率只有25~35%。

直流電源供給集電極的功率除輸出給負(fù)載的功率Po外,其余消耗在晶體管的集電結(jié)上,即管子的損耗功率:PT=PE-PoGS0408

靜態(tài)時(shí),Po=0,則:PT=Pcmax=PE=ECIC=2PomaxGS0409

可見,單管甲類功放電路,靜態(tài)時(shí)管耗最大。

當(dāng)集電極電流iC減小時(shí),根據(jù)電磁感應(yīng)定律,變壓器初級線圈中的感應(yīng)電壓與直流電源電壓EC串聯(lián)相加,使管壓降Ucem≈2EC,因此,甲類功放管的最大允許集電極電壓BVCER必須大于2EC。
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