乙類推挽功率放大器工作原理

由于甲類功率放大器的靜態(tài)工作電流很大，效率不會超過50%，而乙類功放靜態(tài)電流為零，這樣效率得以提高。但乙類工作狀態(tài)，晶體管只有半個(gè)周期工作，信號波形被削去一半，將產(chǎn)生嚴(yán)重的失真。如果使兩只相同的晶體管交替工作，一只工作在信號正半周期，另一只工作在信號負(fù)半周期，這樣兩只晶體管猶如一推一挽，在負(fù)載上形成完整的波形。如下圖所示為推挽放大器的工作原理圖，圖中Q1為NPN型晶體管，Q2為PNP型晶體管，電路采用正負(fù)兩組電源供電。

功率放大器原理圖無信號時(shí)，兩管都截止。當(dāng)輸入信號正半周時(shí)，Q1導(dǎo)通Q2截止，在負(fù)載RL上輸出正半周信號;當(dāng)輸入信號為負(fù)半周時(shí)，Q1截止Q2導(dǎo)通，在負(fù)載RL上輸出負(fù)半周信號。這樣在一個(gè)周期內(nèi)，Q1、Q2交替工作，在負(fù)載RL上合成一個(gè)完整的輸出波形，如下圖所示：

推挽放大器工作狀態(tài)

乙類推挽功率放大器的參數(shù)計(jì)算

輸出功率Po

整個(gè)放大器(兩個(gè)晶體管)的輸出功率為:

式中Ucem為輸出電壓，Icm為輸出電流。若不考慮晶體管的飽和壓降，則輸出功率的最大值為：

集電極最大功耗PCmax

此公式可作為用來選擇功率管的依據(jù)。

集電極效率η

集電極效率是集電極輸出功率與電源供給功率之比，它與晶體管的電壓利用系數(shù)(晶體管輸出電壓與電源電壓之比)有關(guān)，當(dāng)電壓利用系數(shù)為1時(shí)效率最高，即：

晶體管的耐壓

放大器工作時(shí)晶體管EC極可能承受的最大耐壓為電源電壓的兩倍，即要求晶體管的耐壓BVCEO>2Ec,這也是選取晶體管的一條依據(jù)。

乙類推挽功率放大器的非線性失真

推挽電路對偶次諧波的抑制

在理想情況下，若推挽電路的兩只晶體管電流、電壓波形完全對稱，則輸出電流中將沒有偶次諧波成分，及推挽電路有已知偶次諧波的作用。實(shí)際上由于兩管特性總有差異，電路也不可能完全對稱，因此輸出電流中還會有偶次諧波成分。為了減少非線性失真，應(yīng)盡量精選配對管子。

交越失真與工作點(diǎn)的選擇

由于晶體管的輸入特性和輸出特性，在電流趨于零時(shí)，都有一個(gè)非線性失真特別嚴(yán)重的區(qū)域，所以iC在開始導(dǎo)通的一段時(shí)間里增長很慢，當(dāng)iC1與iC2相互交替時(shí)，(iC1、iC2)的波形和輸入波形相差較大。這種乙類推挽放大器所特有的失真稱為交越失真，其原理如下圖所示：

交越失真示意圖為消除交越失真，可分別給兩只晶體管的發(fā)射結(jié)加很小的正偏壓，讓兩只晶體管在靜態(tài)時(shí)各有一個(gè)很小的Ic流過。這樣，既可以消除交越失真，又不會對效率有很大影響。嚴(yán)格來說，此時(shí)晶體管已工作在甲乙類狀態(tài)，但由于靜態(tài)偏壓較小，所以一般仍稱為乙類放大器，以區(qū)別靜態(tài)電流較大的甲乙類放大器。