3-27 什么是双晶体管推挽功率放大器?

单晶体管功率放大器中由于存在很大的直流电流,使得电源的大部分功率被晶体管损耗掉了,因此效率很低。为了提高功率放大器的效率,就应该减小存在的直流电流。当直流电流减小为零时,晶体管只能对半周信号进行放大,因此需要将两个晶体管组合起来,就可以用一只放大正半周的信号,另一只放大负半周信号。

利用两只型号和主要参数相同的晶体管,采用变压器耦合组成的功率放大器称为双晶体管功率放大器,通过工作在乙类状态的推挽可以获得高效率、低失真的功率放大。

双晶体管推挽功率放大器电路图如图3-25所示。

图3-25 双晶体管推挽功率放大器电路图

电路工作的主要特点是两个晶体管交替工作,并将每个晶体管工作时所得半周期输出波形进行合成,完成不失真的放大。当输入信号为正半周时,输入变压器的二次绕组中的极性是上正下负,则VT1导通,VT2截止。VT1中集电极电流经输出变压器耦合到它的二次绕组,在负载上形成输出信号的正半周信号。当输入信号为负半周时,输入变压器的二次绕组中的极性是上负下正,则VT2导通,VT1截止。VT2中集电极电流经输出变压器耦合到它的二次绕组,在负载上形成输出信号的负半周信号。这样,两个晶体管依次工作,一个输入的正弦波信号分别被放大并在负载上合成为一个交流信号,完成了功率放大。

1.最大输出功率

双晶体管推挽功率放大器的最大输出功率与单晶体管功率放大器相似。

式中 U——直流电压;

RS——变压器一次绕组的阻抗。

2.效率

双晶体管推挽功率放大器的效率理论上最高可达到78%,而实际效率一般可达到60%~70%,明显比单晶体管功率放大器的高。

需要指出,电路工作在乙类状态时,两个晶体管基极都未设偏置。由于晶体管输入特性曲线上存在一段“死区”,在信号正负半周交接的零值附近,出现没有放大输出的情况,反映到负载上就会出现波形的两半周交界处有不衔接的现象,这种现象叫交越失真。推挽放大器如果采用甲乙类放大方式,就可以大大减小交越失真。所以一般的实用电路在静态时都要给晶体管加上一定的正向偏压,保证晶体管在信号电压较低时仍处于良好导通状态。