的基本定义是一种将输入的交流电压转换为比原电压更高(升压)或更低(降压)的器件。此外还有可用于将电路与地隔离的变压器,这种变压器被称为隔离变压器。本文将侧重讨论变压器的另一种用途,即用于匹配电路阻抗以实现最大功率传输。
请看图1所示的电路。该电路是变压器耦合型A类功率放大器,它类似于普通的放大器电路,但与集电极负载中的变压器相连。
在此设置中,R1和R2建立分压偏置,而发射极电阻器R3用于稳定偏置。发射极旁路电容C2用于防止发射极电路内发生负反馈。
仅当放大器输出阻抗等于负载阻抗RL(R4)时,从功率放大器传输到负载的功率才是最大的。这符合最大功率传输定理。让放大器的输出阻抗与输出器件的阻抗相匹配很有必要,能够尽可能放大其传输到输出器件的功率。这可利用具有适当匝数比的降压变压器来实现。
A类功率放大器的效率约为30%;而采用变压器耦合型A类功率放大器,效率可提高到50%。除了更高效率之外,变压器耦合型A类功率放大器还有其他优点:
构建图1所示的电路;参考图2。使用ADALM2000提供的+5 V和-5 V电源。
设置信号发生器通道1产生500 mV、100 Hz正弦波(0 V偏置)。在示波器上监视两个通道。结果应与图3类似。
在上述实验中,我们使用了匝数比为1:1的变压器。如果尝试将变压器的匝数比改为2:1,会发生什么?
Antoniu Miclaus现为ADI公司的系统应用工程师,从事ADI教学项目工作,同时为Circuits from the Lab®、QA自动化和流程管理开发嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加入的ADI公司,目前拥有贝碧思鲍耶大学软件工程硕士学位,以及克卢日-纳波卡科技大学电子与电信工程学士学位。
Doug Mercer于1977年毕业于伦斯勒理工学院(RPI),获电子工程学士学位。自1977年加入ADI公司以来,他对30多款数据转换器产品做出了直接或间接贡献,并拥有13项专利。他于1995年被任命为ADI研究员。2009年,他从全职工作转型,并继续以名誉研究员身份担任ADI顾问,为“主动学习计划”撰稿。2016年,他被任命为RPI ECSE系的驻校工程师。
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