功率放大器
什么是功率放大器
什么是功率放大器功率放大器是一种电子设备，它的主要功能是将输入信号的功率放大到所需的水平，并以更大的输出功率来驱动负载。
功率放大器通常用于各种应用，包括音频放大器、射频放大器和电力放大器等。
一、功率放大器的基本原理功率放大器的基本原理是利用放大器中的有源器件（如晶体管或真空管）对输入信号进行放大，从而输出更大的功率。
其中，晶体管放大器是最常用的功率放大器之一。
晶体管功率放大器的基本构成包括输入端、输出端和供电电路。
输入端负责接收输入信号，输出端则提供放大后的信号输出，供电电路则为晶体管提供所需的电流和电压。
通过对供电电路的调整，可以控制晶体管的工作状态，进而实现对输入信号功率的放大。
二、功率放大器的分类根据不同的工作频率和应用领域，功率放大器可以分为多种不同的类型。
以下是几种常见的功率放大器分类：1. 音频功率放大器：主要用于增强音频信号的功率，使其能够驱动扬声器或其他音频负载。
常见的音频功率放大器包括A类、AB类和D 类放大器等。
2. 射频功率放大器：主要用于增强射频信号的功率，常见于通信系统、雷达系统和卫星通信等领域。
射频功率放大器通常需要具备高频率响应和较高的功率放大能力。
3. 电力放大器：主要用于电力传输和驱动高功率负载。
电力放大器通常采用大功率晶体管或管子作为放大器的核心器件，以提供足够大的输出功率。
三、功率放大器的应用功率放大器广泛应用于各个领域，以下是几个典型的应用示例：1. 音频放大器：音频功率放大器被广泛应用于音频系统中，如家庭音响系统、车载音响系统以及音乐会、演唱会的音响设备等。
它能够增强音频信号的功率，使声音更加清晰、立体，提升音乐和语音的质量和音量。
2. 无线通信：射频功率放大器在无线通信系统中扮演重要角色，例如在手机、基站以及卫星通信设备中。
它能够放大无线信号的功率，以实现信号的远距离传输和覆盖。
3. 医疗设备：医疗设备中常使用功率放大器来增强信号的功率，如心电图机、超声波设备和放射治疗设备等。
什么是功率放大器它在电子电路中的作用是什么
什么是功率放大器它在电子电路中的作用是什么功率放大器是一种电子器件，它可以将输入信号的功率放大到更高的水平，并输出给负载。
在电子电路中，功率放大器扮演着至关重要的角色，用于增强信号的幅度、电流和功率，以满足各种应用的要求。
一、功率放大器的分类功率放大器按照放大方式和使用材料的不同，可以分为几种不同的类型：1. 线性功率放大器：它是最常见的功率放大器。
线性功率放大器可以将输入信号放大到相同或接近相同的比例，同时保持信号的波形和频率不变。
2. 非线性功率放大器：这种功率放大器主要用于无线通信领域。
非线性功率放大器能够在不同频率处提供较大的功率增益，但会对信号的波形产生失真。
3. 开关功率放大器：开关功率放大器主要用于数字信号处理和功率放大器。
它可以在高效率和高功率输出的同时，快速地切换信号。
二、功率放大器的作用功率放大器在电子电路中的作用可以总结如下：1. 信号增强：功率放大器能够将输入信号的幅度增加到更高的水平。
这对于一些需要较大幅度信号的应用非常重要，例如音频放大器和无线通信设备。
2. 驱动负载：功率放大器能够提供足够的电流和功率，以驱动各种负载，如音响扬声器和电动机。
它可以确保负载得到足够的电力供应，从而正常运行。
3. 信号处理：功率放大器可以对信号进行处理，如滤波、调制和解调。
这能够改变信号的特性和形式，以适应不同的应用需求。
4. 改善信噪比：功率放大器可以提高信号的功率，从而减少信号与噪声之间的比值，提高信噪比。
这对于需要高质量信号的应用，如音频设备和通信系统非常重要。
5. 分配功率：功率放大器能够将输入功率分配给不同的输出通道，以满足多信号源和多负载的要求。
例如，在多通道音频系统中，功率放大器可以确保每个通道获得适当的功率供应。
三、功率放大器的应用领域功率放大器在各种领域都有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1. 音频设备：功率放大器在音响系统、音乐演奏和放送系统中被广泛使用，以提供足够的声音功率和音质。
功率放大器的分类
功率放大器的分类
功率放大器是用于放大电子设备中输入信号的功率的设备，能使输入信号的功率大大提高，通常被用来放大电子声音、图像和通信信号等。
功率放大器一般分为四类，即电声放大器、带宽放大器、线性放大器以及电流放大器。
电声放大器：是指能够放大电子声音的放大器，被用来加大有声音的电子设备输入信号的功率，使其能够达到满足用户需求的音量。
电声放大器在市场上有着很大的需求，特别是家庭影院系统更是需要其帮助来达到最佳的声音效果。
带宽放大器：是一种针对宽带信号的放大器，具有很高的放大功率，能够将输入的信号的功率提高到满足用户需求的程度。
其应用范围很广，特别是在宽带网络中，带宽放大器的应用越来越广泛。
线性放大器：是指在放大信号的过程中，信号不会受到失真的放大器，其能够保证信号的清晰度，使放大后的信号能够和输入时一样，被广泛用于电视行业、无线通信、医疗检测等。
电流放大器：是指可以放大输入电流的放大器，其主要任务是将微弱信号放大，使其可以在调制解调器或检测器中使用。
电流放大器的应用范围非常广泛，主要用于工业、电子仪器仪表、控制领域等。
以上就是功率放大器的四大分类，各种放大器的应用范围也不同，根据不同的用户需求和应用情况，可以选择不同的放大器来达到最佳的放大效果。
而随着科技的进步，也出现了新的功率放大器技术，能够更好的放大信号，满足用户的更高要求，实现更好的放大效果。
因
此，功率放大器在电子设备领域中发挥着至关重要的作用，对于电子设备的发展也具有非常重要的意义。
功率放大器(功放)知识讲解
功放基本知识：功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。
一套良好的音响系统功放的作用功不可没。
功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。
功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。
分类：按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类.功放（又称D类）。
甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。
甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。
单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。
乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。
甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。
丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。
许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。
这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。
按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。
单端放大器的输出级由一只放大元件（或多只元件但并联成一组）完成对信号正负两个半周的放大。
功率放大器基本构成应用及种类划分
功率放大器的定义：功率放大器（英文名称：power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。
功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
功率放大器主要种类：传统的数字语音回放系统包含两个主要过程：1、数字语音数据到模拟语音信号的变换（利用高精度数模转换器DAC）实现；2、利用模拟功率放大器进行模拟信号放大，如A类、B类和AB类放大器。
从1980年代早期，许多研究者致力于开发不同类型的数字放大器，这种放大器直接从数字语音数据实现功率放大而不需要进行模拟转换，这样的放大器通常称作数字功率放大器或者D类放大器。
A类放大器：A类放大器的主要特点是：放大器的工作点Q设定在负载线的中点附近，晶体管在输入信号的整个周期内均导通。
放大器可单管工作，也可以推挽工作。
由于放大器工作在特性曲线的线性范围内，所以瞬态失真和交替失真较小。
电路简单，调试方便。
但效率较低，晶体管功耗大，效率的理论最大值仅有25%，且有较大的非线性失真。
因此效率比较低。
B类放大器：B类放大器的主要特点是：放大器的静态点在（VCC，0）处，当没有信号输入时，输出端几乎不消耗功率。
在Vi的正半周期内，Q1导通Q2截止，输出端正半周正弦波；同理，当Vi为负半波正弦波，所以必须用两管推挽工作。
其特点是效率较高（78%），但是因放大器有一段工作在非线性区域内，故其缺点是“交越失真”较大。
即当信号在-0.6V~ 0.6V之间时，Q1、Q2都无法导通而引起的。
所以这类放大器也逐渐被设计师摒弃。
AB类放大器：AB类放大器的主要特点是：晶体管的导通时间稍大于半周期，必须用两管推挽工作。
可以避免交越失真。
交替失真较大，可以抵消偶次谐波失真。
有效率较高，晶体管功耗较小的特点。
C类放大器：C类放大器主要特点是：晶体管仅在输入信号每个周期的很短时间内工作。
功率放大器
1 VCC U om U om ( ) RL 4
VCC
两管管耗
PT = 2 PT1
2019年1月14日星期一3时5分 45秒
2 VCC U om U om ( ) RL 4
13
2
3.电源供给的功率PE
PE = Po PT
4.效率
2VCCUom RL
2 VCC RL
• 输出功率小
• 静态功率大，效率低
2019年1月14日星期一3时5分 45秒
6
三. BJT的几种工作状态
甲类： Q点适中，在正弦信号的
整个周期内均有电流流过BJT。
iC
乙类：静态电流为0，BJT只在
正弦信号的半个周期内均导通。
IC Q
Q1
甲乙类： 介于两者之间，
导通角大于180°
UCEQ
VCC uCE
Uom
iC2
2019年1月14日星期一3时5分 45秒
负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES
11
三、分析计算
1.输出功率Po
Po = U o I o U om 2 U om U om 2 RL 2 RL
2
＋ VCC
最大不失真输出功率Pomax
ui
Pomax (VCC U CES ) 2 VCC 2 RL 2 RL
+
VCC
IcQ
Ic Q
R b1
RL
ui
uce
uce
1.三极管的静态功耗： PT U CEQ I CQ
电源提供的平均功耗： 若 U CEQ
1 VCC 2
Q
PE VCC I CQ
功率放大器的分类及其参数
功率放大器的分类及其参数功率放大器（简称：功放）（Power Amplifier）功率放大器，顾名思义，是将功率放大的放大器。
进入微弱的信号，如话筒、VCD、微波等等送到前置放大电路，放大成足以推动功率放大器信号幅度，最后后级功率放大电路推动喇叭或其它设备，它最大的功用，是当成输出级（Output Stage）使用。
从另一个角度来看，它是在做大信号的电流放大，以达到功率放大的目的。
从广义上来说功率放大器不局限于音频放大，很多场合都会用到它，如射频、微波、激光等等。
功率放大器的分类：1、纯甲类功率放大器纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器（Class A），它是一种完全的线性放大形式的放大器。
在纯甲类功率放大器工作时，晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态，这就意味着更多的功率消耗为热量。
纯甲类功率放大器在汽车音响的应用中比较少见，像意大利的Sinfoni高品质系列才有这类功率放大器。
这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低，通常只有20-30%，音响发烧友们对它的声音表现津津乐道。
2、乙类功率放大器乙类功率放大器，也称为B类功率放大器（Class B），它也被称为线性放大器，但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。
B类功放在工作时，晶体管的正负通道通常是处于关闭的状态除非有信号输入，也就是说，在正相的信号过来时只有正相通道工作，而负相通道关闭，两个通道绝不会同时工作，因此在没有信号的部分，完全没有功率损失。
但是在正负通道开启关闭的时候，常常会产生跨越失真，特别是在低电平的情况下，所以B 类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。
在实际的应用中，其实早期许多的汽车音响功放都是B类功放，因为它的效率比较高。
3、甲乙类功率放大器。
功率放大器(功放)知识
功放基本知识：功放俗称“扩音机”他的作用就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大，推动音箱放声。
一套良好的音响系统功放的作用功不可没。
功放是音响系统中最基本的设备，它的任务是把来自信号源（专业音响系统中则是来自调音台）的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。
功率放大器简称功放，可以说是各类音响器材中最大的一个家族了，其作用主要是将音源器材输入的较微弱信号进行放大后，产生足够大的电流去推动扬声器进行声音的重放。
由于考虑功率、阻抗、失真、动态以及不同的使用范围和控制调节功能，不同的功放在内部的信号处理、线路设计和生产工艺上也各不相同。
分类：按功放中功放管的导电方式不同，可以分为甲类功放（又称A类）、乙类功放（又称B类）、甲乙类功放（又称AB类）和丁类.功放（又称D类）。
甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。
甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。
单端放大器都是甲类工作方式，推挽放大器可以是甲类，也可以是乙类或甲乙类。
乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。
乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真。
甲乙类功放界于甲类和乙类之间，推挽放大的每一个“臂”导通时间大于信号的半个周期而小于一个周期。
甲乙类放大有效解决了乙类放大器的交越失真问题，效率又比甲类放大器高，因此获得了极为广泛的应用。
丁类功放也称数字式放大器，利用极高频率的转换开关电路来放大音频信号，具有效率高，体积小的优点。
许多功率高达1000W的丁类放大器，体积只不过像VHS录像带那么大。
这类放大器不适宜于用作宽频带的放大器，但在有源超低音音箱中有较多的应用。
按功放输出级放大元件的数量，可以分为单端放大器和推挽放大器。
单端放大器的输出级由一只放大元件（或多只元件但并联成一组）完成对信号正负两个半周的放大。
功率放大器
功率放大器功率放大器，简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。
功率放大器通常位于多级放大器的最后一级，其任务是是将前级电路放大的电压信号再进行功率放大，以足够的输出功率推动执行机构工作。
在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
本章将讨论功率放大器的电路组成工作原理等内容。
第一节功率放大器的基本概念一、功率放大器的组成功率放大器通常由3部分组成：前置放大器、驱动放大器、末级功率放大器。
1、前置放大器起匹配作用，其输入阻抗高（不小于10kΩ），可以将前面的信号大部分吸收过去，输出阻抗低（几十Ω以下），可以将信号大部风传送出去。
同时，它本身又是一种电流放大器，将输入的电压信号转化成电流信号，并给予适当的放大。
2、驱动放大器起桥梁作用，它将前置放大器送来的电流信号作进一步放大，将其放大成中等功率的信号驱动末级功率放大器正常工作。
如果没有驱动放大器，末级功率放大器不可能送出大功率的声音信号。
3、末级功率放大器起关键作用。
它将驱动放大器送来的电流信号形成大功率信号，带动扬声器发声，它的技术指标决定了整个功率放大器的技术指标。
二、功率放大器的工作原理利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流（或电压）是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流放大，就完成了功率放大二、功率放大器的分类功放输出级的工作状态分类功率放大器按输出级的工作状态可分为甲类、乙类、AB甲乙类等多种。
甲乙类放大器既可避免产生乙类放大器的交越失真，又可解决甲类放大器功耗过大的问题，还能在低负载阻抗时继续较好地工作。
模电第08章功率放大器(康华光)
2 VCC π RL
2
当Vom≈VCC时效率最高:
π 78.5 % 4
（1-15）
四、 功率BJT的选择原则
1. 最大管耗和最大输出功率的关系 2 一管管耗: 1 VCCVom Vom
PT1 RL ( π 4 )
Vom=?时PT1最大? 令(dPT1)/(dVom)=0, 得出: 当Vom=2VCC/ =0.64VCC时PT1最大。
O
iC
O
UCE
t
——晶体管导通的时 间大于半个周期,导通 角>180º 静态IC 0,管 , 耗较小效率较高,不失 真,一般功放常采用。
4.丙类工作状态——导通角小于180°
（1-4）
§8.2 甲类功率放大器实例
一. 共射极放大器
Rb R b1
ui vi
– vo +
+V +VCC CC
交流通路
+ vi –
——晶体管在输入信 号的整个周期都导通, 导通角=360º, 波形好。 但静态IC较大, 管耗大 效率低。
（1-3）
2.乙类工作状态
IC Q UCE iC
o
o
t
——晶体管只在输入 信号的半个周期内导 通,导通角=180º, 静 态IC=0, 管耗小效率 高, 但波形严重失真 。
3.甲乙类工作状态
IC Q
Ｔ １ ui Ｔ２
－
uo
RL
t
交越失真
vo
VCC
t
（1-17）
§8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
一.甲乙类双电源互补对称电路
1.电路 2.静态分析(vi=0时) T3处在放大状态, D1~D2处 在导通状态。 VBE1=VEB2≠0 T1~T2处在微导通状态。 IB1=IB2 ≈0,IC1=IC2 ≈0, VCE1=VEC2≈VCC 电源提供静态功率: PV =2IC1VCE1≈0 ∵对称, 两管射极电位: vo=VE=0
功率放大器知识大全
率放大是一种能量转换的电路，在输入信号的作用下，晶体管把直流电源的能量，转换成随输入信号变化的输出功率送给负载。
功率放大器简介利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。
因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。
经过不断的电流及电压放大，就完成了功率放大。
功率放大器，简称“功放”。
很多情况下主机的额定输出功率不能胜任带动整个音响系统的任务，这时就要在主机和播放设备之间加装功率放大器来补充所需的功率缺口，而功率放大器在整个音响系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。
功率放大器种类目前市场上车用功率放大器的种类很多，分类方法也比较复杂。
最常见的是按照工作方式分为：A型、B型和AB型。
A型是指放大器每隔一定时间收集一次主机传输过来的音频信号，并将其放大后传输给扬声器，而这一过程中的“缓冲作用”保证了系统能够输出温和、平顺的声音信号，不足之处处在于消耗的能量较大。
B型功率放大器则是取消了前面所说的“缓冲作用”，放大器的工作一直处于适时状态，但是音质方面较前者就要差了一些。
AB型放大器，实际上是A型和B型的结合，每个器件的导通时间在50％-100％之间，可以称得上是当前比较理想的功率放大器。
功率放大器选购选择功率放大器的时候，首先要注意它的一些技术指标：1、输入阻抗：通常表示功率放大器的抗干扰能力的大小，一般会在5000-15000Ω，数值越大表示抗干扰能力越强；2、失真度：指输出信号同输入信号相比的失真程度，数值越小质量越好，一般在0.05％以下；3、信噪比：是指输出信号当中音乐信号和噪音信号之间的比例，数值越大代表声音越干净。
功率放大器1
• 乙类推挽管安全工作的条件： vCEmax≈2 VCC< V(BR)CEO iCmax= ILm≈ VCC/RL < ICM P Cmax /2= 0.2 PLmax <PCM 同时动态点不能超过二次击穿限定的安全区
交越失真 当输入信号很小，没有达 到管子导通电压 V B E ( o n ) 时 ， 管子没有导通，正负周 期交替过零时不能衔接 ， 会有非线性失真 ， 这就是 交叉失真或者交越失真 。 如果输入信号电压振幅越 小 ， 交越失真就越严重 。 为了消除交越失真 ， 必须 在管子B-E间加合适的正 向偏置电压 ， 其值应该稍 大于两管导通电压之和 。
交流负载线是一条经过Q点，斜率为
1 − R 'L
的直线。
• 性能分析
iC = ICQ + Icmsinωt vCE =VCEQ + (− R'LIcmsinωt) =VCEQ − Vcmsinωt， Vcm=Icm* R'L
N''
输出信号功率： PO=(½)Icm*Vcm = (½)Icm2 * R'L 直流功率： PD= VCCICQ 集电极管耗： PC= PD − PO 集电极效率： ηc = P0 = 1 Vcm I cm PD 2 VCC I CQ • 讨论 当PD一定时，要使不失真的输出信号功率最大，Q点应在交 流负载线的中点，输出交流电压和电流幅值为 Vcm = VCC − V CE(sat) ≈ VCC ， Icm = ICQ − ICEO ≈ ICQ 此时 Pomax=1/2 VCCICQ ηcmax =50%
1 2 CEO BE(ON) L i 1 CC L 1 2 L 2 cc L
功率放大器
3.三极管的管耗PT
电源输入的直流功率,有一部分通过三极 管转换为输出功率,剩余的部分则消耗在三极 管上,形成三极管的管耗.显然
2VCCVom Vom 2 PT = PV Po = πRL 2 RL
将PT画成曲线, 如图5.05所示.
2.电源功率PV 电源功率
直流电源提供的功率为正弦波的平均功率, 信号越大,电流越大,电源功率也越大.直流 电源功率PV的表达式推导如下
PV = V CC I CC = V CC
2 2π
∫
π
0
I om sin ω t d( ω t )
2 π V om = V CC ∫0 R L sin ω t d( ω t ) 2π 2 V CC V om = × π RL
图5.06 三极管的极限工作区
5.3其它类型互补 功率放大电路
除了双电源的标准互补功率放大 电路外, 电路外,还有一些其它类型的互补功 率放大电路. 率放大电路. 5.3.1 单电源互补功率放大电路 5.3.2 采用复合管的互补功率放大电 路 5.3.3 集成功率放大器 ……
5.3.1 单电源互补功率放大电路
2VCC I om πVom = π 4 VCC
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
在大功率三极管的输出特性中,除了与普通 过电流区是由最大允许集电极电流 过电压区由c,e间的击穿电压 三极管一样分有放大区,饱和区,截止区外,从 过损耗区由集电极功耗PCm所决定. V(BR)CEO所决定. 确定的,超过此值,β将明显下降. 使用和安全角度还分有 过电流区 过电压区 过损耗区 它们的位置如 图5.06所示.
5.1 概述 5.2 乙类互补功率放大电路 5.3 其它类型互补功率放大电路
功率放大器介绍
功率放大器介绍功率放大器（PA）是一种电子设备，用来提高输入信号的功率。
它广泛应用于通信、广播、无线电、音频和雷达系统等领域中。
功率放大器通常使用晶体管、真空管、FET（场效应管）等半导体器件作为放大器的关键部件。
功率放大器的主要功能是将输入信号的功率放大到所需的输出功率水平。
输入信号可以是来自麦克风、信号产生器、无线电天线或其他源。
放大器通过应用电流或电压来控制其输入和输出之间的功率转换。
功率放大器的输出功率通常以瓦（W）为单位进行度量。
1.增益：功率放大器能够提供输出信号的放大程度，即输入信号和输出信号之间的比例关系。
增益通常以分贝（dB）为单位进行度量。
2.频率响应：功率放大器的频率响应指的是其能够放大的频率范围。
不同的功率放大器在频率响应上可能有所不同，因此选择合适的功率放大器是确保信号质量的重要因素。
3.效率：功率放大器的效率指的是其能够将输入功率转换为有用输出功率的能力。
高效率的功率放大器可以减少能源浪费，并减少设备的发热。
4.线性度：功率放大器的线性度指的是其在不同输入功率水平下输出信号的失真程度。
线性功率放大器能够准确地放大输入信号而不引入失真。
在选择和设计功率放大器时，需要考虑许多因素，包括输出功率、频率范围、电源要求、输出阻抗、输入和输出保护电路等。
不同的应用领域和要求可能需要不同类型的功率放大器。
下面介绍几种常见的功率放大器类型：1.A类功率放大器：A类功率放大器是一种基本的功率放大器，具有简单的电路结构和低成本。
然而，A类功率放大器的效率相对较低，并且会引入较大的功率失真。
2.AB类功率放大器：AB类功率放大器是在A类功率放大器基础上作出改进的一种类型。
它结合了A类功率放大器的简单性和低成本，同时提高了效率和线性度。
3.D类功率放大器：D类功率放大器是一种高效率的功率放大器，适用于需要低功耗和高输出功率的应用。
D类功率放大器使用脉冲宽度调制（PWM）技术，能够在高频率上工作。
功率放大器的特点
功率放大器的特点向负载提供信号功率的放大器，通常称为功率放大器。
功率放大器工作时，信号电压和电流的幅度都比较大，因此具有许多不同于小信号放大器的特点。
l．功率放大器的效率功串放大的实质是通过晶体管的控制作用，把电源提供给放大器的直流功率转换成负载上的交流功率。
交流输出功串和直流电源功率息息相关。
一个功率放大器的直流电源提供的功率究竟能有多少转换成交流输出功率呢？我们当然希望功率放大器最好能把直流功率（PE= EcIc）百分之百转换成交流输出功率（Psc＝Uscisc）实际上却是不可能的。
因为晶体管自身要有一定的功率消耗，各种电路元件（电阻、变压器等）要消耗一定的功率，这就有个效率问题了。
放大器的效率η指输出功率Psc与电源供给的直流动率PE之比，即通常用百分比表示：η=Psc/PE通常用百分比表示：η=Psc/PE×100%效率越高，表示功率放大器的性能越好。
晶休管在大信号工作条件下，工作点会上下大幅度摆动。
一旦工作点跳出输入或输出特性曲线的线性区，就会出现非线性失真。
所以对声频功率放大器来说，输出功率总要和非线性失真联系在一起考虑。
一般声频功率放大器都有两个指标棗最大输出功率和最大不失真输出功率。
前者说明放大器的最大负载能力，后者表示不失真放大的能力。
例如，两台扩音机最大输出功率都是50瓦，但一台的最大不失真功率是40瓦，另一台的最大不失真功率是30瓦，前者的性能就要比后者好些。
3、三种工作状态功率放大器按工作状态的不同，可分为甲类、乙类和甲乙类三种。
甲类放大器的特点是工作点选在输出特性曲线线性区的中间位置，信号电流在整个周期内都流通，失真小但效率低，输出功率也小。
乙类放大器工作点选在基极电流等于零的那条输出特性曲线上，信号电流只在半周期内流通，效率高，输出功率大，但失真严重。
第三类放大器的工作点既不象乙类放大选得那样低，也不象甲类那样高，电流截止的时间小于半周期，工作性能介于甲类和乙类之间。
功率放大器工作原理
功率放大器工作原理
功率放大器是一种电子设备，其工作原理是将输入信号的功率放大到更大的输出功率。
当输入信号通过输入端进入放大器时，放大器中的晶体管或管子会放大输入信号的电压或电流。
放大后的信号通过输出端输出，输出的功率较输入端的功率大很多。
具体来说，功率放大器通常采用直流供电来提供放大所需的电源电压。
输入信号可以是电压信号或者电流信号，也可以是经过调制的信号，如音频信号、射频信号等。
放大器中的晶体管或管子将输入信号放大，由于放大器有一个增益，所以输出信号的功率会比输入信号大很多。
在功率放大器中，通常会采用负反馈来控制放大的增益，使得输出信号更加稳定和可靠。
负反馈可以通过将一部分输出信号与输入信号相比较，然后将差值放大后送回放大器的输入端来实现。
通过调整负反馈的比例，可以控制放大器的增益和稳定性。
功率放大器通常有不同的类型，包括A类、B类、AB类等。
每种类型的功率放大器在工作原理上有所不同，但都可以用来放大输入信号的功率。
总之，功率放大器的工作原理是通过放大器内部的放大元件将输入信号的功率放大到更大的输出功率。
这是通过调整电压或电流来实现的，并且通常使用负反馈来提高放大器的性能。
功率放大器的分类
功率放大器的分类功率放大器是一种电路设计，能够将输入的小能量转换为更大的输出能量。
简言之，它能够提高信号的功率水平。
功率放大器是推动诸如电台、扬声器等电子设备的关键部件，它也在电信、可穿戴设备和医疗技术等领域发挥重要作用。
功率放大器可分为几大类：电子耦合功率放大器、晶体管功率放大器、可编程功率放大器和有源功率放大器。
电子耦合功率放大器（ECPA）是一种电路直接接入功率放大器，它使用了变压器来耦合信号。
它的优势在于能够输出小信号和大信号，且能够轻松调节音量。
它的缺点主要是低效率，无法提供持续功率输出，而且需要很多外部元件。
晶体管功率放大器（TPAs）是一种晶体管作为放大器元件的功率放大器。
它的优点在于较高效率、低噪声，而且不需要太多外部元件。
但它也有一些缺点，比如将输出限制在较低的功率水平，而且受温度影响较大。
可编程功率放大器（PPA）是一种能够通过软件调节功率的放大器。
它的优点在于可编程，可以根据应用环境调节功率，而且可以有效的抑制失真噪声。
缺点是复杂，设计起来较为复杂。
有源功率放大器（OPA）是一种能够产生高功率输出的放大器，具体而言，它的增益范围从数千到50万。
它的优点在于可以输出大量功率，特别是在高音频应用方面，也可以有效地减少失真噪声。
但它也有一些缺点，比如调节较为困难、漏电容量大、噪声等级较低。
功率放大器在电子行业中也有许多其他种类，如反转放大器、光学功率放大器、单端放大器、增益带宽等。
但上面四种是最为常见的。
以上就是关于功率放大器的几大分类介绍。
不同的分类有不同的特点，广大用户可以根据不同的应用环境，来选择最合适的功率放大器。
希望此文可以帮助读者对功率放大器有一个全面的认识，并在选择功率放大器时保持冷静。
功率放大器概述
到的功率、功率管消耗的功率。静态时：ＰE＝0，有信号
输入时：
PE
2VCC Uom
RL
最大功率：
PE
2VCC 2
RL
一般情形下电路的效率：
Uom
4VCC
理想情况下的效率：
78.5% 4
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8
4）功率管的选择 由以上分析可知，在负载匹配的条件下，增大输入信号或者提高电源
的非线性失真尽量小。 （4）功放管的散热问题。在功率放大器中，有相当大的功率消
耗在功放管的集电结上，使功放管的结温和管壳温度升高，为 了使功放管输出足够的功率，采取措施使功放管有效地散热是 必要的。
2
2. 功率放大电路的分类
功率放大电路的常见分类方式有：
（1）按处理信号的频率分类：低频功放(涉及音频范围，从 几十Hz到几十kHz)和高频功放(射频范围，从几百kHz——几
UoIo
U om 2
U om 1 U om 2 2RL 2 RL
当Uom＝VCC，即忽略UCES时，可获得最大功率：
Po max
1
U
2 cem
2 RL
VCC 2 2RL
每管最大管耗和电路的最大输出功率具有的关系是：
PT max
VCC 2
2RL
0.2PO
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直流电源提供的功率：直流电源提供的功率包括负载得
周期，电容C通过VT2放电的同时输出负半周放大信号。
大容量的电容器C除了是交流信号的耦合电容外，还是功放管VT2的供
周信号将在负载电阻RL上合成一个完整的输出信号
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OCL电路原理示意图
6
3）OCL 电路的输出功率及效率
《功率放大》课件
非线性失真的测量
非线性失真的抑制
通过优化电路设计、选择合适的元件 和采取有效的反馈措施等可以抑制非 线性失真。
非线性失真可以通过测量谐波失真系 数、互调失真系数等指标来评估。
频率响应
频率响应的定义
01
频率响应是指功率放大器在不同频率下的输出功率的变化情况
。
频率响应的测量
02
在标准测试条件下，使用合适的测试设备对功率放大器的频率
功率放大器的分类
总结词
功率放大器可以根据不同的分类标准进行分类，如按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等。
详细描述
根据不同的分类标准，功率放大器可以分为多种类型。按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等； 按用途可分为通用型和专用型；按电路结构可分为分立式和集成式。不同类型的功率放大器具有不同的特点和应 用范围。
无线通信系统
移动通信基站
在无线通信系统中，功率放大器用于 放大信号，确保信号覆盖范围和通信 质量。
卫星ห้องสมุดไป่ตู้信
卫星通信系统中的功率放大器用于将 信号放大并发送到卫星上，实现远距 离通信。
雷达与声呐系统
雷达
雷达系统中的功率放大器用于放大发射信号，提高探测距离和精度。
声呐
在声呐系统中，功率放大器用于放大声音信号，提高水下探测的灵敏度和距离。
03
功率放大器的主要 参数
输出功率
输出功率
指功率放大器输出的最大 功率，通常以瓦特（W） 为单位表示。
输出功率的测量
在标准测试条件下，使用 合适的测试设备对功率放 大器的输出功率进行测量 。
输出功率的调整
根据实际需要，可以通过 调节音量控制或输入信号 的大小来调整功率放大器 的输出功率。
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低频功率放大器设计
要求输入级使用差分放大器，输出级使用乙类功放电路，同时达到如下指标：
（1）负载8Ω；
（2）输入信号电压为5~700m；
（3）额定输出功率为P OR≥10W；
（4）非线性失真≤3%；
（5）电源效率≥55%；
（6）交流噪声功率≤10mW
电路参数设计
一．电源电压
Om O CM CC ces CC 108.949V,U 9=12.73V I 1.12A I 1.12=1.58A
V U 0.510.5 1.5812.7314.52V =18V
O O O cm om p W U V U I U V ≥===≥≥≥++=+⨯+=∙由于输出功率取取
二．OCL 电路设计
()12121b12212
BR 24e44,:T ,T 20T I 1.58
I 7920
0.50.60.5*1.5812.7314.12V 15U 40, 1.5,TIP31C,TIP32C T5: NPN T I 150100,fe fe be cm om b CM CM CEO L
fe b T T h cm mA h T U I U V V
V V I A P R mA h I π∙==
===--=---=-=-≥>=∙==b2的则基极电流的基极电位
V 取选 管
取共射放大器的发射极电流：()()3 1.540,150m 9014:
1.2,1509013cm BR CEO CM BR CEO mA U V I A T U V I mA =≥>∙>≥选 选
P 2B 3443P23b1e6c6e61e62e61e62e61e626c6R ,R ,R :1150
()1510100.640,3915R 1001815R 20150I =79,I I 100R ,R 2V R R 20R 5,R 150V 16.6V
R =100mA
R e b B i i i mA mA V R mA
V V
mA
mA mA T ∙=
====ΩΩ
Ω-=
=Ω
≈=+=Ω=Ω=Ω
=
电阻取使可以忽略取取可调
取两端的电压为，取，
集电极电压在左右，振幅最大c6c6e611626616261626166166, R 160R
A 32
R C 1000,V V ,1mA 3.3K 220B B B B B B B uF
R R T R R R R R T Ω=Ω
===Ω=Ωe6取该电路的交流放大倍数=为了满足设计规格的频率特特性，起到决定基极电位的作用，为了使发射极电位为2，基极电位取为2.6。
设上流过的电流为，，实际电路中可用滑动变阻器，方便调节的静态工作点。
三． 射极跟随器 77e c R R ，∙
360010,,1I 7777b6=+=e c e c R R mA R R mA ，可确定的电流为取流经Ω 取Ω=Ω=K 310077e c R R ，
四．差动放大电路设计
()567CM BR 8r3BE T ,T ,T I >2,U 402SC1815T R 1V T V ,
CEO mA V ∙≥5：
均选 静态工作点：
恒流源的发射极电阻的压降希望在以上（考虑到的温度变化）
R 867R8
5
675675567U =2V T T 0.11,,U R 120.6,36 2.633.42.6 2.6T R R 100,2,0.02R R BE e b mA K mA U V R V R V
I mA I mA
∙==Ω=-=====8FE 令。
与集电极电流通常设为至数毫安，在这里设为因此恒流电路的电流必须设定在2mA 。
则
为了使上的基极电流可以忽略，在与上流过的电流有必要比基极电流大10倍以上。
h 所以在与上流过10倍的电流，0.6767R1010mA
33.4V
R =
=167K 0.2mA 2.6V R ==13K 0.2mA
T T 00.6V 0.6V =9.1V 9.1V
R =
=9.1K 1mA
V U ∙Ω∙Ω
==-∙Ωe6BE6e6e CC 2 对于没有输出信号时，与的发射极电位V ，由于基极电位为，V ，则V ，若将的压降设定在该V 与+V (+18V)的重点附近，就能够获得最大的输出振幅。
取**
b1b2**b1b2e4444R R R =R 10K V 9.10.69.7189.70.1556e V I A
R R ∙=Ω
=+=-==∙=Ω
与是决定输入阻抗的，取
调试
1. 差动级输出正负半周严重不对称，加调零电阻P1R 可以改善不对称程度，但P1R 影响差动级u1A ，使u1A 大幅下降，因此选用阻值小的P1R Ω（100），由于实验室最小的可调电阻为2K Ω可在上并联两个18Ω电阻，即：
经调试测得差动级电压放大倍数为50倍。
2. 初步设计中共射级与差动级直接相连，调试中发现共射级使得前级（差
动极）放大倍数大幅下降，达不到总的电压增益要求，分析其原因，得到如下结论：
多级放大电路前后级互相影响：
663.3//220//[(1)*20],i be r K r β=++输入电阻较小。
两级不连接时：9
1991A 1
//[(1)*]
2
c u c be p R R r R ββ-=
++
两级连接时：'
961
991//A 1
//[(1)*]
2
c i u b be p R r R r R ββ-=++ 由于共射级电路输入电阻小，使得'
1A u 比u1A 小得多。
解决办法：
在差动与共射之间加上射极跟随器，隔离使得12A =A *A u u u 经调试证明方法可行，效果理想。
3. 共射的发射极加电容e9C 可提高交流电压放大倍数，调试中输出出现大量高频分量（500KHZ ），在共射级输出（图中A 、B 两处）加滤波器，可以滤除。
T 1
102f KHZ RC
π=
≈
4. 采用乙类功率放大，添加电压倍增环节即5T 部分，可以使功率管微导通，消除交越失真。
初次设计电路中只采用一对功率管，由于电流大，功率管发热严重，电流随温度升高很快。
调试后改用两对功率管(1234T ,T ,T ,T ),明显改善发热问题，但由于散热片没有使用专门的1w 散热器，电流仍然会随温度上升，但上升缓慢。
P2R 可以调节A 、
B 两点的电压，即可调节功率管的空载电流，上电前（不加信号时），必须将P2R 先调到零，上电后，慢慢增大P2R ，直到功率管空载电流上升到30mA 为止。
否则，若P2R 39=Ω 时直接上电，AB U 大于
BE1BE2U +U ,空载电流很大，功率管发热严重，电流很快会上升到1A 以上，不及时断电，会烧毁功率管。
5. 必须给功率管加保险丝保护，不然调试过程中容易烧坏功率管。
6. 布线对电路性能有很大影响，引线要短，不要走平行线，输出大电流要远离输入信号线，大电流与小电流部分要分区。
采用一点接地。
在共射放大级的b 与c 之间跨接电容可以很好的消除高频自激振荡。
7.
接上8Ω负载后o u 失真比较严重，将b16b26R ,R 分别减小一半，使6T 基极能获
得更大电流，再接负载，失真有所改善，但还不理想。
调试过程中，共射放大的三极管发热严重，耗散功率大，不能长时间工作。
用两对功率管改为复合管接法，则功率管总的电流放大系数为2020400⨯=倍，则共射放大管的静态电流只需要大于1.58A/400=5mA ，取20 mA 即可。
这样可以大大减小共射放大管的耗散功率，改善输出波形及稳定性。
8．提高输出效率的方法：
1) 满足输出的情况下，减小共射放大的静态电流（即电流富裕量不需太大）。
2) 减小空载电流，只要消除交越失真即可。
3) 减小功率管发射极电阻。