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浅谈甲类单管功率放大电路

典型的甲类单管功率放大电路如图Z0402所示。在图中Rb1和Rb2组成偏置电路;Cb、Ce为交流旁路电容;Tr1、Tr2是输入、出变压器,输出变压器Tr2其初级接晶体管的集电极,次级接负载RL,它的作用

是进行阻抗变换,使放大电路获得最佳负载,从而提高输出效率。

由图Z0402可列出其直流负载线方程:

UCE=EC-IEReGS0402

因为变压器初级的直流电阻rT很小,故可视为短路。为了充分利用直流电源EC,功放电路中Re一般选的较小(约几Ω),其上的压降也可忽略不计,于是式GS0402为:

UCE≈ECGS0403

它表明直流负载线是过点(EC,0)且与纵轴几乎平行的直线,如图0403所示,直流负载线与IB对应的那条输出特性曲线的交点即为Q点。

放大电路的交流负载

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过Q点作斜率为

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的直线即得到交流负载线,如图中所示。

由于功放管处于极限运用状态,当忽略UCES和ICEO时,由图可见集电极电压变化的幅值Ucm≈EC。电流的幅值Icm=IC,故,功率管的最大交流输出功率为:

4.jpg

直流电源供给的功率为:

5.jpg

晶体管的集电极最大效率为:

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它表明甲类单管放大电路在理想情况下的效率为50%。实际应用时,为了避免输出信号失真过大,交流动态范围不能太大,应留有充分的余地,再把变压器的损耗考虑在内,实际的效率只有25~35%。

直流电源供给集电极的功率除输出给负载的功率Po外,其余消耗在晶体管的集电结上,即管子的损耗功率:PT=PE-PoGS0408

静态时,Po=0,则:PT=Pcmax=PE=ECIC=2PomaxGS0409

可见,单管甲类功放电路,静态时管耗最大。

当集电极电流iC减小时,根据电磁感应定律,变压器初级线圈中的感应电压与直流电源电压EC串联相加,使管压降Ucem≈2EC,因此,甲类功放管的最大允许集电极电压BVCER必须大于2EC。