第二章 29互补输出级 大功率输出的要求:输出功率大,效率高 对输出级电路要求:动态范围大静态功耗低 CC电路不适合作大功率输出级 1 第二章29互补输出级 29.1互补输出级的基本原理 T、T特性对称仙一 正、负电源 R 图291互补输出级
1 1 清华大学电子工程系李冬梅 2.9 互补输出级 大功率输出的要求： 输出功率大， 效率高 对输出级电路要求： CC电路不适合作大功率输出级 动态范围大 静态功耗低 第二章 2 清华大学电子工程系李冬梅 2.9.1 互补输出级的基本原理 vO 图 2.9.1 互补输出级 + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io T1、T2特性对称 正、负电源 第二章-2.9 互补输出级
CC Vcc 1静态 2.动态 v n的正半周:的负半周 0T导通 T2导通 T2截止 T截止 拉电流 灌电流 v 0 >0,v i<0,。≈v NPN CC PNP CC 第二章292.9.1互补输出级的基本原理 导通角0的概念 在信号的一个周期(m)内晶"[KRy 体管导通的角度为20, e90°乙(B)类工作状态 e=180°甲(4)类工作状态 两个轮流工作的互补C电路组合推挽输出 最大输出幅度问题 条件:v的幅度不受限制 的正向最大幅度为 Vcc-VCE(sat),4相等 的负向最大幅度为 cC-IVCEIsat?
2 3 清华大学电子工程系李冬梅 1.静态 vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io vi vo T +VCC 1 io vi vo RL -VCC T2 io 2. 动态 vi 的负半周: 拉电流, io>0， vo ≈ vi NPN CC 灌电流。 io< 0，vo ≈ vi PNP CC VBE1=VEB2= 0 IC1=IC2= 0， vo = 0 vi = 0， vi 的正半周: T1导通, T2截止， T2导通, T1截止 4 清华大学电子工程系李冬梅 最大输出幅度问题 条件：vi 的幅度不受限制 vo的正向最大幅度为VCC -VCE(sat)1 vo的负向最大幅度为VCC-⏐VCE(sat)2⏐ 导通角θ的概念 两个轮流工作的互补 两个轮流工作的互补CCCC电路组合 电路组合——推挽输出 推挽输出 vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io 相等相等 第二章-2.9- 2.9.1 互补输出级的基本原理 在信号的一个周期（2π）内晶 体管导通的角度为2 θ, θ=90° 乙(B)类工作状态 θ=180° 甲(A)类工作状态
第二章292.9.1互补输出级的基本原理 2911输出功率及效率 输出功率P P 2R 2电源供给的功率PDC P 2 Vac Iom sin atd(o Ve-y R 丌R 3效率7 h= P JT V 第二章292.9.1互补输出级的基本原理 2912功率管的选择 C 1. ICM v R LcM>Ⅴc/R1 3.P P-p V k + P P1=P2 T2 Pn-P R 4 R 求极值 Pri ≈0.2P R P>0.2P
3 5 清华大学电子工程系李冬梅 2.9.1.1 输出功率及效率 L om O om om R V P V I 2 2 1 2 = = 2. 电源供给的功率PDC ( ) L CC om DC CC cm R V V P = × V I td t = ⋅ ∫ π ω ω π π 2 sin 2 1 2 0 3. 效率η CC om DC O V π V P P η= = ⋅ 4 ( ) ( ) L CC L CC CE sat O R V R V V P 2 2 max 2 1 2 ≈ ⋅ − = ( ) L CC L CC CC CE sat DC R V R π V V π V P 2 max 2 2 ≈ ⋅ − = ⋅ ( ) 78.5% 4 4 ≈ ≈ − = ⋅ π V π V V η CC CC CE sat max 第二章-2.9- 2.9.1 互补输出级的基本原理 1. 输出功率Po 6 清华大学电子工程系李冬梅 1. ICM ICM > VCC / RL 2. V(BR)CEO V(BR)CEO >2VCC 3. PCM PT1+ PT2 = PDC - Po L 2 om L DC O CC om T 1 T 2 R V 4 1 R V V 2 P P P P = − − = = π 求极值： 0 dV dP om T 1 = O max L 2 CC T 1max 2 0.2P R 1 V P = ≈ π CM 2PO max P > 0. om VCC 2 V π = vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io 第二章-2.9- 2.9.1 互补输出级的基本原理 2.9.1.2 功率管的选择
特点 (1)乙(B)类工作:静态功耗为0;输出信号幅度只决定于激励信 号幅度,与Q无关;可输出大功率 (2)正负向动态范围均为vcu解决:加Q点 (3)Ⅴth≠0时,交越失真 (甲乙(AB)类) 7 第二章29互补输出级 29.2甲乙(AB)类互补输出级 Q点原则 尽可能低(保证m 以消除交越失真为原则。 CO
4 7 清华大学电子工程系李冬梅 特 点 (1)乙(B)类工作：静态功耗为0；输出信号幅度只决定于激励信 号幅度，与Q无关；可输出大功率 (2) 正负向动态范围均为VCC-VCE(sat) (3) Vth≠0时，交越失真 特 点 (1)乙(B)类工作：静态功耗为0；输出信号幅度只决定于激励信 号幅度，与Q无关；可输出大功率 (2) 正负向动态范围均为VCC-VCE(sat) (3) Vth≠0时，交越失真 v0 v0 vi vI wt π 2π O O O π 2π wt -Vth Vth 解决：加Q点. (甲乙(AB)类) 解决：加Q点. (甲乙(AB)类) vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io 8 清华大学电子工程系李冬梅 2.9.2 甲乙(AB)类互补输出级 π 2π 3π ω t ω t 0 2θ ω t 0 0 IEQ1 Q IEQ2 iE1 iE2 io Q点原则: 尽可能低（保证η） 以消除交越失真为原则。 第二章-2.9 互补输出级 vO + _ vi RL -VCC T1 VCC T2 io
第二章292.9.2甲乙类互补输出级 例1: ↓白 R 原理:ⅤBE1+ⅤEB2=VBE+ⅤBE5 KI T 要求 (1)=0调v直流分量 (2)Lo=La2合理设计发射 结面积比 图295甲乙类互补输出级 (3)保证T1、T基极输入信 直流偏置电路 号幅度相等。 9 第二章2929.2甲乙类互补输出级 例2 T 设I1> VCEAVBEI +VEB (1+R/R2)VBE R 特点: T2TRL 改变电阻可调末级电流; ⅤBE倍增电路; CC R电压并联负反馈稳定vcE 甲乙类互补输出级的问题 T1,T2大功率管不易良好匹配 T1,T2的β有限,限制了Pom(为什么?)
5 9 清华大学电子工程系李冬梅 例1： a) 图 2.9.5 甲乙类互补输出级 vO + IO vI RL -VCC VCC T1 T2 io T3 T5 T4 ( 直流偏置电路 原理: VBE1 +VEB2=VBE4+VBE5 要求： (1) vO＝0 调vI直流分量 (2) ICQ1 = ICQ2 合理设计发射 结面积比 (3) 保证T1 、T2基极输入信 号幅度相等。 第二章-2.9- 2.9.2 甲乙类互补输出级 10 清华大学电子工程系李冬梅 例2： 甲乙类互补输出级的问题 T1, T2大功率管不易良好匹配 T1, T2的β有限, 限制了Pomax(为什么？) 甲乙类互补输出级的问题 T1, T2大功率管不易良好匹配 T1, T2的β有限, 限制了Pomax(为什么？) 特点: •改变电阻可调末级电流; •VBE倍增电路; •R1电压并联负反馈, 稳定VCE4 RL +VCC T2 vo vI IO T3 T4 R1 R2 I1 -VCC T1 第二章-2.9- 2.9.2 甲乙类互补输出级 原理: 设I1>>IB4 VCE4= VBE1 +VEB2≈(1+R1/R2)VBE4