功率放大的原理

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功率放大的原理

至今為止，所考慮的放大范圍都是較小信號(微弱電壓、電流)的變化，因此只需要晶體管特性曲線的一部分就可以了。但是如果要處理在特性曲線整個區域內的電壓、電流變動的大信號時，則會發生波形失真、集電極功耗增加、得不到線性動作等。下面我們來考慮該如何應付這些情況。

如果處理的信號增大，則晶體管的集電極功耗增加，發熱變得不可忽視。必須使用散熱板或進行外部冷卻。對元件本身的處理也與小信號不同,具有一定的變化。

首先，讓我們來考慮以下例題。

例題在圖所示的放大電路中,假設集電極電壓Vcc=15V,集電極直流電流為10mA,集電極負載電阻RL為1 kΩ。如果在直流電流上疊加3mA的交流信號(正弦波的有效值)，負載所產生的交流信號的電功率是多少?是直流功率的百分之幾?

解:1 kΩ的負載所產生的交流信號的電功率為

Pa=ic² X RL=(3mA)²X1 kΩ=(3X10^-3A)X(1X10³Ω)=9X10^-3W= 9mW

由直流電源取得的直流功率為

Pd= IcV=10X10^-3X15W= 150X10^-3W= 150mW

因此，Pa/Pd=9/150=0.06= 6%，交流功率為直流功率的6%。

以上例題所述的晶體管電路屬于功率放大器。一般情況下,在不超過集電極功耗范圍內能使電壓、電流變化甚大的放大器稱為功率放大器。與此相對應，在工作點附近變化范圍極微小的稱為電壓放大器，以示區別。在一般電路中除了最后一級放大器以外，多數場合被認為是僅著眼于電壓(電流)的電壓(電流)放大器。

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