第9章 功率放大电路
第9章 功率大电路要点
e
e 1 2
复合PNP型 c ic
准互补输出功放电路：
T1：电压推动级（前置级） T2、R1、R2：UBE扩大电路
U CE 2 U BE 2 R1 R2 R2
ui
T1 T3
+VCC
T4 T5 T6 -VCC RL
合理选择R1、R2大小，b3、 b5间便可得到 UBE2 任意倍 R2 数的电压。 T3、T4、T5、T6：复合管构 成互补对称功放
实际输出功率Po
U om U om U om Po = Vo I o 2 2 R L 2R L
图解分析演示图
2
（2）计算电源提供的功率PV
1 P V i dt V1 CC c 1 T0
VCC 2π
T
VCC 2π
0
π
uO dt RL
0
π
VCC UOM U OM sin ωt dt π RL RL
1 U om 1 V 2CC 2 RL 8 RL
2
实用的OCL准互补功放电路：
Rc1
反馈级 R1
T2 Rf
共射放大级 Re4 T4 C2 UBE 倍增 电路 C3
准互补功放级 T7 T9 Re7 Re9
+24V
ui
T1
R2
T6 R3
T5
Rb1
Rb2
C1
保险管 BX C5 R4 RL
差动放大级
T3 Re3 偏置电路 D1 D2
第九章 功率放大电路 9.1 功率放大电路的主要特点 9.2 互补对称功率放大电路 9.3 集成功率放大器及其应用 9.4 功率放大电路的安全运行
9.1 功率放大电路的主要特点
电工学(少学时)唐介第9章 基本放大电路
9.2 放大电路的工作原理 9.3 放大电路的静态分析 9.4 放大电路的动态分析 9.5 双极型晶体管基本放大电路
9.8 多级放大电路 9.9 差分放大电路
教学要求：
第9章 基本放大电路
1. 理解共射极单管放大电路的基本结构和工作原理。 2. 掌握静态工作点的估算和动态微变等效电路的分析方法。 了解输入电阻、输出电阻的概念。了解放大电路的频率特性。 3. 要很好理解共射放大电路、共集放大电路的特点。 4. 了解多级放大的概念。掌握阻容耦合放大电路的静态和动 态方法。了解直接耦合放大电路中的零点漂移现象。 5. 了解差动放大电路的工作原理，了解差模信号和共模信号 的概念。 重点：单管放大电路的基本结构和工作原理，共射放大电路、 共集放大电路静态和动态分析方法。直接耦合放大电路中的零 点漂移现象。 难点：放大电路的工作原理及静态和动态分析方法。
例2：用估算法计算图示电路的静态工作点。
+UCC RB IB RC + + TUCE UBE – – IC
由KVL可得：
U CC I B RB U BE I E RE I B RB UBE (1 β ) I B RE
U CC U BE IB RB (1 β ) RE
+ + TUCE UBE – – IE
–
直流通路用来计算静态工作点Q ( IB 、 IC 、 UCE )
对交流信号(有输入信号ui时的交流分量) XC 0，C 可看作 C2 对地短路 RB 短路。忽略电源的内 + iC + 阻，电源的端电压恒 C1 iB + 定，直流电源对交流 T uCE 短路 + + + 可看作短路。 RS 短路 uBE – RL uo – ui + – iE 交流通路 u
模拟电子技术ppt课件
一、主要技术指标 1. 最大输出功率Pom 输出功率 PO ：输入为正弦波且不失真 。
注：交流功率，PO=UOIO POm=UOmIOm
第九章 功率放大电路
2. 转换效率η
直流功率：直流电源 电压和其输出电流平 均值的乘积
二、功率放大电路中的晶体管
晶体管工作在极限应用状态（ICM ; U(BR)CEO ; PCM）。 大功率管，散热，保护
静态：
动态：
电容电压 ：
T1导通，T2截止 T2导通，T1截止
甲乙类工作状态
第九章 功率放动态电阻很小，R2 的阻值也较小。
第九章 功率放大电路
若静态 工作点 失调， 如虚焊
第九章 功率放大电路
三、OCL电路的输出功率和效率
-Vcc
第九章 功率放大电路
二、集电极最大电流
第九章 功率放大电路
三、集电极最大功耗
四、参数选择：
第九章 功率放大电路
9.4 功率放大电路的安全运行
9.4.1 功放管的二次击穿 9.4.2 功放管的散热问题
第九章 功率放大电路
9.4 功率放大电路的安全运行 9.4.1 功放管的二次击穿
第九章 功率放大电路
9.4.2 功放管的散热问题
有效值： 最大输出功率：
第九章 功率放大电路
若忽略UCES： 在忽略基极回路电流的情况下,电源提供的电流
第九章 功率放大电路
电源在负载获得最大交流信号时所消耗的平均功率：
若忽略UCES：
第九章 功率放大电路
两种互补功率放大电路性能指标的比较：
OCL电路
OTL电路
第九章 功率放大电路
四、 OTL电路中晶体管的选择 一、最大管压降
功率放大电路工作原理
功率放大电路工作原理功率放大电路是电子设备中常见的一种电路，它能够将输入信号的功率放大到更大的输出功率，从而驱动负载实现相应的功能。
在现代电子产品中，功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大、功率放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理，以便读者能够更好地理解和应用功率放大电路。
功率放大电路的工作原理主要包括输入信号放大、功率放大和输出负载驱动三个方面。
首先，输入信号放大是功率放大电路的基本功能之一。
当输入信号进入功率放大电路时，经过放大器的放大作用，输入信号的幅值会得到增大，从而实现对输入信号的放大处理。
而放大器的放大倍数则取决于放大器本身的增益特性，通常通过调节放大器的电路参数来实现不同的放大倍数。
其次，功率放大是功率放大电路的核心功能之一。
在输入信号经过放大器放大后，功率放大电路会将输入信号的功率放大到更大的输出功率。
这通常通过功率放大器来实现，功率放大器能够将输入信号的电压和电流进行放大，从而实现对输入信号功率的放大。
在功率放大的过程中，需要注意功率放大器的工作状态和输出功率的稳定性，以确保输出信号的质量和稳定性。
最后，输出负载驱动是功率放大电路的另一个重要功能。
在输出信号经过功率放大后，需要通过输出负载来驱动相应的负载，实现对负载的驱动和控制。
输出负载通常是电阻、电容、电感等元件，通过合理设计输出负载电路，可以实现对负载的匹配和驱动，从而实现对输出信号的有效控制和传输。
总的来说，功率放大电路的工作原理是通过输入信号放大、功率放大和输出负载驱动三个方面的功能实现对输入信号的处理和输出功率的放大。
在实际应用中，需要根据具体的需求和电路设计要求来选择合适的功率放大电路，并合理设计电路参数和工作状态，以实现对输入信号的有效放大和输出功率的稳定控制。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解和应用功率放大电路，为相关领域的电子设备设计和应用提供参考和帮助。
孙肖子版模拟电子电路及技术基础课件 第9章
(9.1.4)
上式表明， 当集电极损耗功率PC一定时， 交流输出功率Po
第九章 功率放大电路
(3) 非线性失真要小。 由于功放管工作在大信号状态， 因此非线性失真不可避免。 如何减小非线性失真， 同时 又得到大的交流输出功率， 这也是功放电路设计者必须 要考虑的问题之一。 (4) 功率器件的安全问题必须考虑。 在功放电路中， 有相当大的功率消耗在功放管的集电结上， 它使管子的 结温和管壳稳度升高。 为了保证功放管安全、 可靠地运 行， 必须要限制功耗、 最大电流和管子承受的反压， 要 有良好的散热条件和适当的过流、 过压保护措施。
第九章 功率放大电路
工作在AB类或B类的功放电路， 虽然减小了静态 功耗， 提高了效率， 但它们都出现了严重的波形失 真。 因此， 既要保持静态时管耗小， 又要使失真不 太严重， 这就需要在电路结构上采取措施， 解决的 方法是， 采用互补对称或推挽功率放大电路。
第九章 功率放大电路
9.2 互补跟随对称功率放大电路 互补跟随对称功率放大电路
第九章 功率放大电路
第九章 功率放大电路
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 功率放大电路的一般问题 互补跟随对称功率放大电路 D类功率放大电路 类功率放大电路 集成功率放大电路 功率器件
第九章 功率放大电路
9.1 功率放大电路的一般问题 功率放大电路的一般问题
9.1.1 特点和要求 特点和要求
(9.2.13)
第九章 功率放大电路
得出， 当 U o = π U CC 时， 每管的损耗最大， 即
2 1 U CC 2 1 2 1 U CC ⋅ U CC − ( U CC ) 2 ] = 2 PCm = [ RL π π 4 π π RL
第9章 基本放大电路
- 43 -第9章 基本放大电路放大是模拟电路最重要的一种功能。
本章所要介绍的基本放大电路几乎是所有模拟集成电路的基本单元。
工程上的各类放大电路都是由若干基本放大电路组合而成的，其中第一级称为输入级，最后一级称为输出级，其余各级为中间级。
9.1 放大电路的工作原理放大电路或称为放大器，其作用是把微弱的电信号、电压、电流、功率放大到所需要的量级，而且输出信号的功率要比输入信号的功率大，输出信号的波形要与输入信号的波形相同。
现以晶体管共射极接法的电路为例来说明放大电路的工作原理。
输入信号按波形不同可分为直流信号与交流信号两种。
由于正弦信号是一种基本信号，在对电路进行性能分析与测试时，常以它作为输入信号。
因此，也以正弦信号作为输入信号来说明放大电路的工作原理。
在输入端与输出端分别接有电容C 1、C 2，它们起着传递信号，隔离直流的作用，电容C 1、C 2称为输入和输出耦合电容或隔直电容。
由于耦合作用要求电容的容抗值很小，一般为几微法至几百微法，因而需要采用有极性的电解电容器。
输入端未加输入信号时，放大电路的工作状态称为静态。
这时U CC 提供了直流偏置电流。
由于电容的隔直作用，输入端和输出端不会有电压与电流。
可见，静态时，除了输入端与输出端外，晶体管各极电压与电流都是直流，其波形如图9-1各波形中的虚线所示。
输入端加上输入信号时，放大电路的工作状态称为动态。
交流输入信号u i 通过C 1耦合到晶体管的发射结两端，使发射结电压u BE 以静态值U BE 为基准上下波动，但方向不变，即u BE 始终大于零，发射结保持正向偏置，晶体管始终处于放大状态。
这时的发射结电压u BE ＝U BE ＋u be 。
忽略C 1上的交流电压降，则u be ＝u i 。
发射结电压的变化会引起各极电流的相应变化，而且它们都会有一个静态直流分量和一个交流信号分量，其波形如图9-1所示。
i C 的变化引起R C i C 的相应变化。
9-功率放大电路
OTL电路：单电源供电，低频特性差。 Uom (VCC
2) U CES 2
OCL电路：双电源供电，低频特性好。Uom
VCC
UCES 2
BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。
U om
VCC 2UCES 2
集成功率放大电路
种类：OTL、OCL、BTL 电路结构：双极型电路、双极型与单极型混合电路（VMOS管广泛应用）
T2、T5的极限参数：PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR（CEO）＝40V。
3. D1短路； 影响消除交越失真 4. D1断路； 功放管将烧坏 5. T1集电极开路。 输出波形正负半周不对称
功放的故障问题，特别需要考虑故障的产生是否影响功放管的安全工作！
晶体管的工作方式
1. 甲类方式
晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态
2. 乙类方式
晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态
3. 甲乙类方式
晶体管在信号的多半个周期处于导通状态
4. 为了获得更大的输出功率和更高的效率，还有丙类、丁类功放
功率放大电路的种类
1. 变压器耦合功率放大电路：传统功放，应用至今 2. OTL 电路 (Output Trasfomerless)：无变压器，有大电容 3. OCL电路 (Output Capacitorless)：无大电容，但双电源供电 4. BTL 电路( Balanced Transformerless)：单电源供电，管子多
只有C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路，uo ≈ ui 。 OTL电路低频特性差。 若要低频特性好，则需改变耦合方式：阻容耦合→直接耦合。
OCL电路(Output Capacitorless) 和BTL 电路( Balanced Transformerless)
《功率放大电路 》课件
xx年xx月xx日
• 功率放大电路概述 • 功率放大电路的工作原理 • 功率放大电路的设计与实现 • 功率放大电路的常见问题与解决
方案 • 功率放大电路的发展趋势与展望
目录
01
功率放大电路概述
定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：功率放大电路是一种电子电路，其主要功能是将微弱的输入信号放大 至足够大的功率，以满足各种应用需求。其主要特点包括高输出功率、高效率、 良好的线性度和稳定性等。
功率放大电路的效率问题
01
功率放大电路的效率直接影响到能源利用率和设备发热情况。
02
功率放大电路的效率是指在输出功率中有效功率所占的比例。
如果效率不高，会导致能源利用率低，设备发热严重。
解决方案： 采用高效功率放大器件和拓扑结构减小能量损耗。
05
电流连续工作模式，晶体管在整个信号周期内均 处于导通状态，适用于低频信号放大。
乙类功率放大电路
采用两个晶体管分别放大正负半周期信号，以实 现功率放大，适用于高频信号放大。
3
甲乙类功率放大电路
结合甲类和乙类放大电路的特点，晶体管在信号 正负半周期内导通，适用于一般信号放大。
功率放大电路的效率分析
01
失真
由于非线性效应引起的输出信 号畸变程度。
带宽
表示功率放大电路能够正常工 作的频率范围。
03
功率放大电路的设计与实 现
功率放大电路的设计原则
效率优先
设计时应优先考虑效率，确保电路在放大信 号的同时，尽可能减少能量损失。
线性度
在放大过程中，应保持信号的线性关系，避 免失真。
稳定性
为避免自激振荡，电路设计应确保功率放大 电路的稳定性。
模拟电子技术答案 第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路自测题一、选择合适的答案填入括号内。
(1)功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可获得的最大( A )。
A.交流功率B.直流功率C.平均功率(2)功率放大电路的转换效率是指( B )。
A.输出功率与晶体管所消耗的功率之比；B.最大输出功率与电源提供的平均功率之比；C.晶体管所消耗的功率与电源提供的平均功率之比。
(3) 在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有( BDE )。
A ．βB ．I CMC ．I CBOD ．U CEOE ．P CMF ．f T(4) 若图T9.1所示电路中晶体管饱和管压降的数值为CES U ，则最大输出功率P OM =( C )。
A.2()2CC CES LV U R - B.21()2CC CES L V U R - C.21()22CC CES L V U R -图T9.1 图T9.2二、电路如图T9.2 所示，已知T l 和T 2的饱和管压降2CES U V =，直流功耗可忽略不计。
回答下列问题：(1)R 3、R 4 和T 3的作用是什么？(2)负载上可能获得的最大输出功率P om 和电路的转换效率η各为多少？(3)设最大输入电压的有效值为1V 。
为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V ，电阻R 6至少应取多少千欧？解：(1)消除交越失真。
(2)最大输出功率和效率分别为：2()162CC CES omLV U P W R -==, 69.8%4CC CES CC V U V πη-=⋅≈ (3)由题意知，电压放大倍数为：61111.3u R A R =+≥== ∴61(11.31)10.3R R k ≥-=Ω习题9.1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。
(1)在功率放大电路中，输出功率越大，功放管的功耗越大。
( × )(2)功率放大电路的最大输出功率是指在基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率。
第9章 功率放大电路
出波形不可避免地产生一定的非线性失真。在实际的功率放大
电路中，应根据负载的要求来规定允许的失真度范围。 4、分析估算采用图解法 由于功放中的晶体管工作在大信号状态，因此分析电路时， 不能用微变等效电路分析方法，可采用图解法对其输出功率和 效率等指标作粗略估算。
第9章 功率放大电路
5、功放中晶体管的保护及散热问题
•按照放大信号的频率，分为低频功放和高频功放。前者用于 放大音频范围（几十赫兹到几十千赫兹）的信号，后者用于放 大射频范围（几百千赫兹到几十兆赫兹）的信号。本课程仅介 绍低频功放。
第9章 功率放大电路
四、提高输出功率的方法
1. 提高电源电压 2. 改善器件的散热条件 普通功率三极管的外壳较小, 散热效果差, 所以允许的耗 散功率低。当加上散热片, 使得器件的热量及时散热后, 则 输出功率可以提高很多。例如低频大功率管3AD6在不加散热片
第9章 功率放大电路
二、变压器耦合功率放大电路
电源提供的功率为PV＝ICQ VCC
，全部消耗在管子上。
RL等效到原边的电阻为
RL (
N1 2 ) RL N2
则可作出交流负载线
第9章 功率放大电路
在理想变压器的情况下，最大输出功率为
I CQ VCC 1 P0 m I CQVCC 2 2 2
即三角形QAB的面积 在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波 直流电源提供的功率不变 电路的最大效率为: Pom / PV =50 ℅
第9章 功率放大电路
实用的变压器功率放大电路
希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号 愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也 随之增大，从而提高效率。 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 无输入信号，二管截止 有输入信号，二管交替 导通 同类型管子在电路中交 替导通的方式称为“推 挽”工作方式。 图9.1.3变压器耦合乙类推挽功率放大电路
第9章 低频功率放大电路
第九章低频功率放大电路一个实用的放大器通常含有三个部分：输入级、中间级及输出级，其任务各不相同。
一般地说，输入级与信号源相连，因此，要求输入级的输入电阻大，噪声低，共模抑制能力强，阻抗匹配等；中间级主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压；输出级主要要求向负载提供足够大的功率，以便推动如扬声器、电动机之类的功率负载。
功率放大电路的主要任务是：放大信号功率。
9.1 低频功率放大电路概述9.1.1 分类功率放大电路按放大信号的频率，可分为低频功率放大电路和高频功率放大电路。
前者用于放大音频范围（几十赫兹到几十千赫兹）的信号，后者用于放大射频范围（几百千赫兹到几十兆赫兹）的信号。
功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等四种。
乙类功率放大电路的特征是在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通，有电流通过；甲乙类功率放大电路的特征是在输入信号周期内，管子导通时间大于半周而小于全周；丙类功率放大电路的特征是管子导通时间小于半个周期。
9.1.2 功率放大器的特点功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率，故功率放大器应具有以下三个主要特点：1.输出功率要足够大功率放大电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。
2.效率要高效率定义为：输出信号功率与直流电源供给频率之比。
放大电路的实质就是能量转换电路，因此它就存在着转换效率。
3.非线形失真要小功率放大电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。
因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。
9.1.3 提高输出功率的办法1.提高电源电压选用耐压高、容许工作电流和耗散功率大的器件。
2.改善器件的散热条件直流电源提供的功率，有相当多的部分消耗在放大器件上，使器件的温度升高，如果器件的热量及时散热后，则输出功率可以提高很多。
9.1.4 提高效率的方法1.改变功放管的工作状态在乙类功率放大电路中，功放管静态电流几乎为零，因此直流电源功率为零。
功率放大电路教学课件
此时的效率为多少?
3、乙类功放的失真及电路改进
R1 T1
··
Vi R2
T2
+EC
RL
四、无输出变压器的功率放大器
1、互补对称式OTL电路
B
+
Vi
－
+EC T1 A+
T2 RL
电路工作之前，调节电路参数使 VA = VB = 1/2 EC
可变电阻
典型的实用电路
VBE扩大电路
+EC R3
T1
R1
+ +
准互补对称式OTL电路 复合管的结构形式
c
b
T1
T2
e
c
T2
b
T1
e
c b
e
c b
e
c
T2
b
T1
e
c
b T1
T2
e
β≈β1β2
c b
e
c b
e
rbe ≈rbe1+ β1rbe2
准互补对称式OTL电路
+ 放大器
Vi
－
+EC
T1
T2
+
+
T3
T4 RL Vo
－
# OTL电路的指标计算和乙类推挽功放完全 一样，只须将变压器耦合中的EC换成1/2EC。
效率η→ηmax 负载上的信号功率与电源提供的直流功率之比。
额定功率下的失真度
提高输出功率和减小失真是一对矛盾。在音频和视频设 备中，对失真度要求较高；在继电器的推动电路中，只要求输 出较大的功率。
3、功放的特点（与电压放大器相比）
工作原理相同 功能不同
第09章放大电路基础及分析
168169新授课 ）传感器（麦克风），将声音转换成相应的电压信号。
）放大器，将麦克风输出的微弱电压信号放大到所需要的值。
）再生器（扬声器），将放大后的电信号还原成声音。
）电源，提供放大器工作所需要的直流电压。
．什么是放大电路同时满足以下两个条件的电路：）输出信号的功率大于输入信号的功率。
）输出信号波形与输入信号波形相同（不失真）。
用框图表示：输入端：加入需要放大的信号。
输出端：得到放大的输出信号。
组成：一个放大电路必须含有晶体管（或电子管）这样的器件，同时还包含电阻、电感、变压器等元器件。
．放大器的分类）按放大器的频率高低分⎪⎩⎪⎨⎧高频放大器低频放大器直流放大器）按被放大信号的类型分⎪⎩⎪⎨⎧功率放大器电压放大器电流放大器170（a ）双电源供电；（b ）单电源供电；（c ）是（b ）图的习惯画法（不画出集电极电源）。
各元器件的作用： ① 晶体管V ：工作在放大状态，起电流、电压放大作用。
② 基极偏置电阻b R ：它使电源U E 给晶体管提供一个合适的基极电流B I （又称偏流），保证晶体管工作在合适的状态。
取值范围在几十千欧到几百千欧。
③ 集电极负载电阻c R ：作用是把晶体管的电流放大转换为电压放大。
它的取值范围一般在几千到几十千欧。
④ 耦合电容1C 和2C ：起隔直流通交流的作用。
交流信号从1C 输入经过放大从2C 输出，同时1C 把晶体管的输入端与信号源之间，2C 把输出端和负载之间的直流通路隔断。
一般选用电解电容，使用时注意极性的区分。
⑤ 集电极电源U E ：作用一是给晶体管一个合适的工作状态（保证发射结正偏，集电结反偏），二是为放大电路提供能源。
2．静态工作点的建立171这时晶体管的直流电压：CE BE U U 、和对应的直流电流B I 、C I 统称为静态工作点CEQ Q BE U U 、、BQ I 、CQ I 。
如上图（b ）所示是放大电路的直流通路，由于耦合电容的作用，直流只在直流通路内流动，所以将耦合电容1C 、2C 看作断路的部分去掉，剩下的即为直流通路。
第九章 功率放大电路111PPT课件
2.按耦合方式不同分
变压器耦合功率放大电路 阻容耦合功率放大电路 直接耦合功率放大电路
10
第9章 N 功率放大o 电路
Image
9.1.2 功率放大电路的组成
一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路
图9.1.1 小功率共射放大电路的 输出功率和效率的分析
No
No Image
Image
结(束1-111) 1I(m8Na-o1g1e)
8 No Im(8ag-8e)
四、与电压放大电路的比较：
1.电压放大电路： 任务：使负载上获得尽可能大的不失真的电压信号。 三极管工作状态：小信号 分析方法： 微变等效电路
2.功率放大电路：
任务：在允许的失真限度内尽可能地向负载提供足够 大的功率。
三极管工作状态：大信号
分析方法： 图解法
9
乙类和甲乙类都减小了静态功耗，提高了效 率，但都出现了严重的波形失真，因此采用互补 对称功率放大电路。
如何解决效率低的问题？
办法：降低Q点。
缺点：但又会引起截止失真。
既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用
推挽输出电路，或互补对称射极输 出器。
14
第9章 N 功率放大o 电路
Image
二、变压器耦合功率放大电路 1.甲类功率放大电路
图9.1.2 单管变压器耦合功率放大电路
No
No Image
Image
4
第9章 N 功率放大o 电路
Image
§9.1 功率放大电路概述
功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以驱 动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表 指针偏转等。
例1： 扩音系统
信
电
功
第九章 功率放大电路
时, 允许的最大功耗 Pcm 仅为1W,加了120mm×120 mm×4 mm的
散热片后, 其Pcm可达到10 W。 在实际功率放大电路中,为了 提高输出信号功率, 在功放管一般加有散热片。
第9章 功率放大电路
9.1.4 提高效率的方法
第9章 功率放大电路
9.2 互补对称功率放大电路
9.2.1 双电源互补对称电路 (OCL电路)
第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补对称功率放大电路 9.3 集成功率放大器
第9章 功率放大电路
9.1 低频功率放大电路概述
实际的放大电路中，输出信号要驱动一定的负载装置，如收音机中扬声器的音圈、 电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。所以，实际的多级放大 电路除了应有电压放大级外，还要求有一个能输出一定信号功率的输出级，这类主要 用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。
第9章 功率放大电路
2. 效率要高 放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出 功率比较大时，效率问题尤为突出。如果功率放大电路的效 率不高，不仅造成能量的浪费，而且消耗在电路内部的电能 将转换为热量，使管子、元件等温度升高而损毁。为定量反
映放大电路效率的高低，定义放大电路的效率为 η,
Po 100% PE
9.1.1 分类
•按晶体管导通时间不同，可分为甲类、乙类、甲乙类等
iC O O O iB iB iC iC iC iC iC
t
O O
iB O iB
t
O O
iB O iB
t
t t
(a) 甲类 (b) 乙类
图 9 – 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图
第九章 功率放大电路PPT课件
选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散 热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。
三、功率放大电路的分析方法
采用图解法
由于工作在大信号条件下，小信号交流等效电路不适用，因而要采用图 解法（Q、交/直流负载线）。
CQ CQL
即图中三角形QDE的面积
图9.1.1输出功率和效率的图解分析
负载电阻RL上所获得的功率PO仅为P/Om的一部分。
共射放大电路输出功率小，效率低（25℅），不宜作功放。
16.09.2020
8
二、变压器耦合功率放大电路
传统的功放为变压器耦合式电路
1
R
L
电源提供的功率为PV＝ICQ VCC ，
9.2.1 OCL电路的组成及工作原理
一、电路组成
+VCC T1 iC1
ui = 0 T1 、 T2 截止 ui > 0 T1 导通 T2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
+
ui < 0 T2 导通 T1 截止
+
ui
RL
T2
iC1
uo
io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
若考虑三极管的开启电压，输出
VCC
波形将产生交越失真。
16.09.2020
14
二、消除交越失真的OCL电路的工作原理
利用二极管的UF抵消三极管的UON
改进
增加R2调 整电压大 小
电压倍增电路 UBE multiplier
UCE
R1 R2 R2
UBE
功率放大电路习题
功率放大电路习题第九章功率放大电路1.与甲类功率放大器相比较，乙类互补推挽功放的主要优点是b 。
(a)无输出变压器(b)能量转换效率高(c)无交越失真2.所谓能量转换效率是指b_5(a)输出功率与晶体管上消耗的功率之比(b)最大不失真输出功率与电源提供的功率之比(c)输出功率与电源提供的功率之比3.功放电路的能量转换效率主要与c有关。
(a)电源供给的直流功率(b)电路输出信号最大功率(c)电路的类型4.甲类功率放大电路的能量转换效率最高是a—。
(a) 50% (b) 78.5% (c) 100%5.甲类功率放大电路(参数确定)的输岀功率越大，则功放管的管耗c_。
(a)不变(b)越大(c)越小6.对甲类功率放大电路(参数确定)来说，输出功率越大，则电源提供的功率a，(a)不变(b)越大(c)越小7.甲类功率放大电路功放管的最大管耗出现在输出电压的幅值为aa(a)零时(b)最大时(c)电源电压的一半8.甲类功率放大电路功放管的最小管耗出现在输出电压的幅值为(a)零时(b)最大时(c)电源电压的一半9.乙类互补推挽功率放大电路的能量转换效率最高是b_o(a) 50% (b) 78.5% (c) 100%10 .乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于—a时，管了的功耗最小。
(a) 0(b)电源电压(c) 0.64倍电源电压11.乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于c 时，管子的功耗最大。
(a) 0(b)电源电压(c) 0.64倍电源电压12.乙类互补功放电路存在的主要问题是c。
(a)输出电阻太大(b)能量转换效率低(c)有交越失真13.为了消除交越失真，应当使功率放大电路的功放管工作在b—状态。
(a)甲类(b)甲乙类(c)乙类14.乙类互补功放电路中的交越失真，实质上就是c o(a)线性失真(b)饱和失真(c)截止失真15.在乙类互补推挽功率放大电路中，每只管了的最大管耗为___ C ________ O(a) (b) (c)16.设计一个输出功率为20W的功放电路，若用乙类互补对称功率放大，则每只功放管的最大允许功耗PCM至小应有b c(a) 8W (b) 4W (c) 2W17.乙类互补推挽功率放大电路中，若电源电压为VCC，放大管的饱和压降为U CES,那么放大管的最大管压降为b_°(a) (b) (c)18.乙类互补推挽功率放大电路中，流过放大管的最大电流为C 0(a) (b) (c)19.乙类互补推挽功率放大电路中的最大输出电压为b o(a) (b) (c)20.乙类互补推挽功率放大电路最大输出功率为b—。
第9章 功率放大电路 习题解答
第9章自测题、习题解答自测题9一、功率放大器和电压放大器没有本质区别，但也有其特殊问题，试简述功率放大器的特点。
解：功率放大电路与电压放大电路本质上没有区别，功率放大电路既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的不失真的信号功率，功率放大器的特点：1.输出功率要大 2.转换效率要高 3.非线性失真要小。
二、分析下列说法是否正确，凡对者在括号内打“√”，凡错者在括号内打“×”。
（1）在功率放大电路中，输出功率愈大，功放管的功耗愈大。
（）（2）功率放大电路的最大输出功率是指在基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率。
（）（3）功率放大器为了正常工作需要在功率管上装置散热片，功率管的散热片接触面是粗糙些好。
（）（4）当OCL电路的最大输出功率为1W时，功放管的集电极最大耗散功率应大于1W。
（）（5）乙类推挽电路只可能存在交越失真，而不可能产生饱和或截止失真。
（）（6）功率放大电路，除要求其输出功率要大外，还要求功率损耗小，电源利用率高。
（）（7）乙类功放和甲类功放电路一样，输入信号愈大，失真愈严重，输入信号小时，不产生失真。
（）（8）在功率放大电路中，电路的输出功率要大和非线性失真要小是对矛盾。
（）（9）功率放大电路与电压放大电路、电流放大电路的共同点是1）都使输出电压大于输入电压；（）2）都使输出电流大于输入电流；（）3）都使输出功率大于信号源提供的输入功率。
（）（10）功率放大电路与电压放大电路的区别是1）前者比后者电源电压高；（）2）前者比后者电压放大倍数数值大；（）3）前者比后者效率高；（）4）在电源电压相同的情况下，前者比后者的最大不失真输出电压大；（）（11）功率放大电路与电流放大电路的区别是1）前者比后者电流放大倍数大；（）2）前者比后者效率高；（）解：⑴×，当输出电压峰值为0.6Vcc时，功放管的管耗最大约为最大输出功率的五分之一。
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U 2 om 2U om (3) Pom 9.35W 64% RL 4 VCC
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共射放大电路不宜做功率放大,为提高输出功率和效率 2 采用变压器耦合放大电路。 N1 RL N RL 1.变压器耦合功率放大电路（单管甲类电路） 2 1 ) Pom I CQ ( I CQ RL 2
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2.乙类推挽电路
iB0 u来自BE意极限参数的选择。 管耗较大，要考虑散热问题； 3.由于功放管处于大信号下工作，故分 析功率放大电路时通常采用图解法。
注意
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3、晶体管的工作方式 三极管根据导通时间可分为如下三个状态。 甲类-------三极管360°导电； 甲乙类----三极管180°～360°导电
乙类-------三极管180°导电
（1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 （2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 （3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态
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甲类360°导电
甲乙类180°～360°导电
乙类180°导电
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思考题：功放中的功放管采用哪种工作状态最 合适？ 采用甲乙类工作状态最合适，因为甲类效率 太低，乙类会产生交越失真。 思考题：功率放大电路中电源的功率除了提
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
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9.2 (甲乙类）互补功率放大电路
交越失真及其消除
+VCC
IBQ=0
VT1
在输出信号正、 负半周交替过零处， 因三极管存在开启 电压而形成的非线 O 性失真，称为交越 失真。
ui
t
uo
ui VT2 -VCC RL uo
O
t
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9.3 功率放大电路的安全运行 9.4 集成功率放大电路 P496~501
图示电路属于哪种功放？
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例题（习题9.9）
解 ： (1)U om RL (VCC U CES ) R4 RL 8.65V 2
(2) I LM
2U om 1.53A RL
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一、功率放大电路的特点
1.主要技术指标 输出功率要大Pom ,非线性失真要小,一 般直接驱动负载，带载能力要强。 输出功 率 电源提供 的功率
效率要高；
PO P V
η越大，效率越高
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2.功放管 要求同时输出较大的电压和电流。管子
工作在接近极限状态。在设计时要特别注
为消除交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之 工作在甲乙类。用二极管提供偏置消除交越失真的甲乙类 互补功率放大电路： +VCC
R T1 D1 ui
D2 T2
R
RL
uo
-VCC
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参数计算
输出功率的计算
输入为正弦波，负载 电阻上的输出功率： 最大不失 真输出电 压有效值 最大不失 真输出电 流有效值
第9章 功率放大电路
9.1 概述
什么是功率放大电路？
能够向负载提供足够信号功率的放大电路称 为功率放大电路，简称功放。
功率放大电路与前面介绍的电压放大 电路有本质上的区别吗？不同之处在 哪里？
二者无本质的区别，都是能量的控制 与转换。
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不同之处在于各自追求的指标不同
电压放大电路： 主要要求使负载得到不失真的电压信号， 其输出功率并不一定很大；通常为小信号 放大电路。 功率放大电路： 主要要求获得尽可能大的不失真（或失真 较小）输出功率和转换效率，通常是在大 信号状态下工作。
ui
2 om
+VCC R T1 D1 D2 T2 R RL uo
Pom U o I o U o m I o m
U RL
-VCC
负载上的最大不失真功率：
2 U om (VCC U CES ) 2 Pom RL 2RL
功率管的功率损耗计算
2 U 输出功率 ： P om U OM o RL 2RL
供给负载外，其余的消耗在什么地方？
消耗在管子上。提高功放效率的根本途径是 减小功放管的功耗。
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问题
如何解决提高了效率却使电路 波形产生严重失真的矛盾呢？
唯一的办法就是在电路结构上做文章
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Q'
Vcc/Rc Q'
固定偏置电路
c b e
ic
' I CQ RL
Q''
Q''
IOM =ICQ UOM =ICQR L
/
U OM
I CQ Pom 2 RL 1 ) I CQ ( I CQ RL 2
//
2
最大输出功率是三角形AQQ 的面积
直流电源功率是ICQVCC，效率很低，不宜做功放
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二、 功率放大电路的组成
2
电源功率：
VCC U OM 2VCCU OM PV VCC ic d ( t ) sin t d ( t ) 0 0 RL πRL 1
2 Po U OM PV 2RL
2VCCU OM π U OM πRL 4 VCC
忽略管子饱和压降Uces, UOM=Vcc,最大η=78.5%
两个三极管的功耗：
2VCCU OM U OM PT = PV Po πRL 2RL
可以证明P491
2
PTmax
V CC 2 π RL
2
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几种电路的比较
变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率 低，低频特性差。 OTL电路：单电源供电，低频特性差。 OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。
信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。 两只管子交替工作，称为“ 推挽 ”。则负载上可获得正弦 波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。
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3.OTL电路
因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。
输入电压的正半周： ＋VCC→T1→C→RL→地 C 充电。 输入电压的负半周： C 的 “＋”→T2→地→RL→ C “ －” C 放电。 (V 2) U CES U om CC 2
＋
VCC 静态时，U E 2 C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。 OTL电路低频特性差。
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4. OCL电路
静态时，UEQ＝ UBQ＝0。
＋
输入电压的正半周： ＋VCC→T1→RL→地
输入电压的负半周： 地→RL →T2 → －VCC
U om VCC U CES 2