乙级推挽功率放大器

一、 实验目的

1、  测定乙类推挽功率放大器的直流负载线及静态工作点在支流负载先上的位置。

2、  测定乙类推挽功率放大器的交流负载线。

3、  观察输出波形的交越失真，学习消除交越失真的方法。

4、  测定最大不失真峰值输出电压，并比较测量值与估算值。

5、  测量乙类推挽放大器的大信号电压增益。

6、  测量乙类推挽功率放大器的最大不失真输出功率。

7、  测定放大器的功率。

二、 实验器材

2N3904   NPN三极管                         1个

2N3906   NPN三极管                         1个

直流电源                                     1个

电容器： 10uF2个，  100uF                    1个

数字万用表                                   1个

信号发生器                                    1台

示波器                                        1台

0—1mA         毫安表                        1个

电阻：100Ω   1个   ，5KΩ                   2个

三、实验原理

图1 是一个晶体管为零偏置的乙类推挽功率放大电路。如果把静态工作点设置的比截止点稍高一些，是放大器工作在甲乙类放大状态，就可有效地消除交越失真，图2 就是这种甲乙类推挽功率放大器的直流便置电路，晶体管的集—射电压为

                           Vce1=Vcc—Ve

                           Vce2=Ve--0=Ve

完整的乙类推挽功率放电路如图3 所示。每个晶体管的直流负载线与横轴的交点为Vce=Vcc/2。每个晶体管的Q点将与截止点靠得很近。交流负载线将通过Q点，与纵轴的交点为

                        Ico=V_ceq/R_L

其中V_ceq=Vcc/2

用示波器测量输出电压峰值Vop和输入电压峰值Vip,便可 求出放大器的电压增益

                       Av=Vop/Vip

电压有效值V₀为峰值V_op的1/ 倍，因此放大器的最大平均输出功率P₀为

                      P_e=V_o²/R_L=V_op²/2R_L

乙类放大器的效率η为最大平均输出功率P_o除以电源供给功率Pe,再乘以100℅

                    η=Po/Pe×100℅

其中Pe=VccIcc,总电流I_cc=I_c+(V_cc—V_b1)/R_b1.

图1 有交越失真的乙类推挽功率放大器

图2 乙类推挽功率放大器的直流偏置电路分析

图3 乙类推挽功率放大器

四、实验步骤

1、  在EWB平台上建立如图1 所示的实验电路，信号发生器和示波器按图设置。

2、  单击仿真开关进行动态分析。注意观察示波器屏幕显示的输出波形有交越失真。

下面的坐标上画出交越失真的波形图。

3、  在EWB平台上建立如图2 所示的实验电路，数字万用表设置为直流电压档。

4、  单击仿真开关运行动态分析。当电路达到稳态后，记录晶体管T1的基极偏压V_b1。然后将万用表的测试杆分别移动到节点V_b2、Ve和A，记录这些节点的电压，并记录电流表上的集电极电流读数Ic。

5、  根据步骤4记录的电压值分别计算两个晶体管的集—射电压Vce1和Vce2。

6、  在下面的坐标上画出直流负载线。根据步骤4测得的数据，确定稳态工作点Q。

0               5                10               15               20

                                    V_ce/V

7、  在EWB平台上建立如图3 所示的实验电路，信号发生器和示波器按图4—9设置。根据Vcc和R_L得数值，在直流负载线的基础上画出直流负载线。

8、  单击仿真开关运行，注意观察输出波形不再出现交越失真。增大输入信号电压，直至刚好出现削波失真，然后稍微减小一点输入使削波现象消失。记录交流最大不失真输出电压和输入电压的峰值，同时记录直流集电极电流Ic。必要时可调整示波器。

9、  根据步骤8测出的电压，计算放大器的电压增益。

10、              根据步骤6作出的交流负载线和Q点，估计出现削波前应该达到的最大不失真交流输出电压的峰值。

11、              根据步骤8测出的最大不是真交流峰值电压，计算负载R_L获得的最大不失真输出功率P₀。

12、              由电源电压Vcc,直流集电极电流I_c和流过偏值电阻R_l的电流（V_cc-V_b1）/R_b1，计算直流电压源的供给功率P_e。

13、              根据输出功率P₀和电源供给功率P_e，计算放大器的效率η。

五、 思考与分析

1、  图4-9所示的电路产生交越失真的原因是什么？在电路中加进两个二极管D₁和D₂起什么作用？

2、  静态工作电Q位于直流负载线的何处？也在交流负载线上吗？

3、  直流负载线和交流负载线之间有何关系？

4、  步骤8中测的得最大不失真峰值输出电压与步骤10中的估计值比较，情况如何？

5、  乙类推挽放大器最大不失真输出功率的测量值与计算值比较，情况如何？

6、  实际电路能达到这样高的效率η  吗？