甲、乙、丙類功率放大器靜態工作點的仿真分析
摘 要:本文根據甲、乙、甲乙、丙類放大電路的不同特性,利用multisim仿真分析要使末級功放工作在甲、甲乙、乙、丙類工作狀態的靜態工作點的設置。關鍵詞:功率放大器 靜態工作點 仿真 功率放大電路的目的
摘 要:本文根據甲、乙、甲乙、丙類放大電路的不同特性,利用multisim仿真分析要使末級功放工作在甲、甲乙、乙、丙類工作狀態的靜態工作點的設置。
關鍵詞:功率放大器 靜態工作點 仿真
功率放大電路的目的是放大輸入功率。功放電路在工作的過程中既追求輸出盡可能大的功率,也要兼顧效率和線性。功放電路在設計的過程中要特別注意以下四點:
其一,盡量大的輸出功率。為了實現盡量大的輸出功率,要求功放管的電壓和電流都要有足夠大的輸出幅度,因此,功放管往往工作在極限的狀態下。
其二,盡量提高功率轉換效率。
其三,減小非線性失真。
其四,功放管的散熱。為了便于仿真分析,本文采用的放大電路都是比較基本的共發射極NPN型SI管放大電路。
1 A (甲)類 放 大 器
甲類(Class-A)放大管是指在輸入信號的整個周期內放大管都是導通狀態。甲類放大管工作點在其線性部分中點,不論信號電平如何變化,放大器工作電流恒定不變。它是低效率的,由于信號幅度不斷變化,其實際效率不可能超過25%,可由單管或推挽工作。對散熱要求高。甲類放大器的優點是無交越失真和開關失真,而且諧波分量中主要是偶次諧波。
A(甲)類放大器的仿真圖形為下圖:
毫無疑問,在甲類工作狀態下,Vbe只需要大于三極管的導通電壓Vbe(on)即可,SI管的導通電壓是0.7V左右,鍺管的導通電壓是0.3V左右。
2 B(乙)類放大器
乙類(Class-B)放大管是指只有在輸入信號的正半周導通的放大管,乙類管多采用推挽式放大,放大器的偏置使推挽工作的晶體管(或電子管)在無驅動信號時,處于低電流狀態。當加上驅動信號時,一對管子中的一只半周期內電流上升,而另一只管子則趨向截止。到另一個半周期,情況相反。由于兩管輪流工作,必須采用推挽電路才能大完整的信號波形。乙類放大器的優點是效率較高,理論上可達78%,缺點是失真較大。
乙類放大管的靜態工作點的仿真為:Vbe采用零偏置,即在三極管的be節之間不加直流電壓。
3 甲乙類(Class-AB)
放大器在低電平驅動時,放大器為甲類工作,當提高驅動電平時,轉為乙類工作。甲乙類放大器的長處在于它比甲類提高了小信號輸入時的效率,隨著輸出功率的增大,效率有了增高,雖然失真比甲類大,然而至今仍是應用最廣泛的晶體管功率放大器,趨向是越來越多的采用高偏流的甲乙類,以減少低電平信號的失真。
4 丙類(Class-C)
丙類功放是指其集電極電流導通時間小于半個周期的放大狀態,導通角小于90度。它輸出功率和效率特高,一種失真非常高的功放,一般用于調頻發射機功率放大器上。
效率=Po/PE
功率=Uo*Io
5 放大器比較
從上述分析和比較,能夠看出模擬全固態電視發射機的功率放大電路使用甲乙類放大,而模擬全固態調頻發射機功率放大電路使用丙類放大的原因主要有兩點:一是由于電視發射機的圖像已調波和調頻發射機的已調波原理和技術標準的要求;
二是電視和調頻功率放大器的設計既要考慮減小失真,又要盡可能提高效率。
責任編輯:葉雨田
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