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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,次級接負載RL,它的作用

是進行阻抗變換,使放大電路獲得最佳負載,從而提高輸出效率。

由圖Z0402可列出其直流負載線方程:

UCE=EC-IEReGS0402

因為變壓器初級的直流電阻rT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,于是式GS0402為:

UCE≈ECGS0403

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

放大電路的交流負載

2.jpg

過Q點作斜率為

3.jpg

的直線即得到交流負載線,如圖中所示。

由于功放管處于極限運用狀態,當忽略UCES和ICEO時,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%。實際應用時,為了避免輸出信號失真過大,交流動態范圍不能太大,應留有充分的余地,再把變壓器的損耗考慮在內,實際的效率只有25~35%。

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

靜態時,Po=0,則:PT=Pcmax=PE=ECIC=2PomaxGS0409

可見,單管甲類功放電路,靜態時管耗最大。

當集電極電流iC減小時,根據電磁感應定律,變壓器初級線圈中的感應電壓與直流電源電壓EC串聯相加,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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