功率放大电路
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第8章 功率放大电路
7 功率放大电路
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
电工电子技术-功率放大电路
都不导通，两管电流为零，管子工作在截止区，属于乙类工 作状态。发射极电位为零，负载上无电流。
② 动态分析
设输入信号为正弦电压ui，当输入信号位于正半周时， VT1管发射结正偏导通，VT2管发射结反偏截止，有电流iC1经 VT1管流向负载，在负载RL上获得正半周输出电压uo。当输入 信号位于负半周时，VT1管发射结反偏截止，VT2管发射结正 偏导通，有电流iC2经负载流向VT2管，在负载RL上获得负半周 输出电压uo。
10.4 功率放大电路
10.4.1 功率放大电路概述
1．功率放大电路应满足的要求
（1）应有足够大的输出功率。为了获得较大的输出功率， 往往要求三极管工作在极限状态，但使用时，要考虑到三极 管的极限参数PCM、ICM和U（BR）CEO。
（2）效率要尽可能的高。 （3）非线性失真要小。 （4）功率放大管要采取散热等保护措施。
在ui的整个周期内，VT1管和VT2管轮流导通，从而在RL 上得到完整的输出电压uo，所以，此电路称为互补对称功率 放大电路。
在此电路中，当输入信号小于三极管的开启电压时会产 生交越失真，如左图所示。
为消除交越失真，可给三极管稍加一点偏置，如右图所 示。
（2）性能参数计算
① 最大输出功率
输出功率为：
Po
UoIo
1 2 Uom Iom
U
2 om
2RL
上式中，Uom为输出电压uo的峰值。 理想条件下，负载获得最大输出电压
时，其峰值接近电源电压＋UC
Pom
U
2 CC
2RL
② 电源功率
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号
越大，电流越大，电源功率也越大。电源功率PV为
10.4.2 互补对称功率放大电路
② 动态分析
设输入信号为正弦电压ui，当输入信号位于正半周时， VT1管发射结正偏导通，VT2管发射结反偏截止，有电流iC1经 VT1管流向负载，在负载RL上获得正半周输出电压uo。当输入 信号位于负半周时，VT1管发射结反偏截止，VT2管发射结正 偏导通，有电流iC2经负载流向VT2管，在负载RL上获得负半周 输出电压uo。
10.4 功率放大电路
10.4.1 功率放大电路概述
1．功率放大电路应满足的要求
（1）应有足够大的输出功率。为了获得较大的输出功率， 往往要求三极管工作在极限状态，但使用时，要考虑到三极 管的极限参数PCM、ICM和U（BR）CEO。
（2）效率要尽可能的高。 （3）非线性失真要小。 （4）功率放大管要采取散热等保护措施。
在ui的整个周期内，VT1管和VT2管轮流导通，从而在RL 上得到完整的输出电压uo，所以，此电路称为互补对称功率 放大电路。
在此电路中，当输入信号小于三极管的开启电压时会产 生交越失真，如左图所示。
为消除交越失真，可给三极管稍加一点偏置，如右图所 示。
（2）性能参数计算
① 最大输出功率
输出功率为：
Po
UoIo
1 2 Uom Iom
U
2 om
2RL
上式中，Uom为输出电压uo的峰值。 理想条件下，负载获得最大输出电压
时，其峰值接近电源电压＋UC
Pom
U
2 CC
2RL
② 电源功率
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功率，信号
越大，电流越大，电源功率也越大。电源功率PV为
10.4.2 互补对称功率放大电路
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
《功率放大电路》 PPT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。
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。
功率放大电路
Q O
uCE
Ucem
8.1功放 一般问题
8.1
功率放大电路的一般问题
（3）甲乙类工作 状态。它是介于甲 类和乙类之间的工 作状态, 即发射结 处于正向运用的时 间超过半个周期, 但小于一个周期, 即导通角θ 大于 180°小于360°, 甲乙类工作状态又 称为AB类工作状态。
8.2 乙类功放
提高效率
3.
减小失真
管子的保护
提高效率的途径 降低静态功耗，即减小静态电流。
4.2 8.1功放 MOSFET 一般问题
8.1
功率放大电路的一般问题
3.
功率放大器的分类
功率放大器根据功放管导通时间的长短（或集电极电流流通 时间的长短或导通角的大小）, 分为以下3种工作状态: （1）甲类工作状 态。甲类工作状态 下，在整个周期内 晶体管的发射结都 处于正向运用, 集 电极电流始终是流 通的, 即导通角θ 等于360°, 甲类 工作状态又称为A 类工作状态。
＋UCC
Rc V1 Rb R1 VD1 VD2 V2 ui V5 －UEE V4 V3
准互补对称电路
8.3 甲乙类 功放
8.3.2
静态偏置
甲乙类单电源互补对称电路
1.
调整R1、R2 阻值的大小，可使
1 VK VCC 2
此时电容上电压
1 VC VCC 2
2.
动态工作情况
K点电位受到限制
此电路存在的问题：
8.3 甲乙类 功放
8.3.1
c ＋
甲乙类双电源互补对称电路
c Ic
c＋Βιβλιοθήκη b－ Ic b Ib Ie
c
－
b b
Ib Ie e － (a) e －
功率放大电路
Q
截 止
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
甲乙类– BJT180 ° - 360°导通 工作点设置在放大区内，但很接近截至区 有大半个周期导通，有电流流过 iC 波形会产生失真
静态功耗效率
介于甲类和乙
类之间
Q
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
乙类互补对称功放
互补对称： 电路中采用两个三极管：NPN、 PNP各一支；两管特性一致。组 成互补对称式射极输出器(共集)。 双电源
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
＋ VCC
Байду номын сангаас
Ｔ１
ui
uo
Ｔ２
RL
T1、T2两个管子交替承担放大任 务，在负载上得到完整的正弦波。
－V CC
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
甲乙类互补对称功率放大电路
乙类互补对称电路的失真
死区电 压Si:约0.5V
Ge:约 0.1V
放大管在整个输入信号周期内都导通，有电流流 过
工作点设置在交流负载线的中点 失真小 最大缺点是效率低下ηmax=50%
Q IC
Q
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
乙类-- BJT 180°导通 工作点设置在截至区 半个周期导通，有电流流过 静态功耗为0 ηmax=78.5% 波形失真严重 放 大
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
什么是功率放大器？ 能输出较大功率的放大器称为功率放大器
例： 扩音系统
音
话
源
筒
信
号
提
取
微弱 电信 号
电 压 放 大
功率 小无 法驱
动载负功 率 放 大
截 止
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
甲乙类– BJT180 ° - 360°导通 工作点设置在放大区内，但很接近截至区 有大半个周期导通，有电流流过 iC 波形会产生失真
静态功耗效率
介于甲类和乙
类之间
Q
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
乙类互补对称功放
互补对称： 电路中采用两个三极管：NPN、 PNP各一支；两管特性一致。组 成互补对称式射极输出器(共集)。 双电源
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
＋ VCC
Байду номын сангаас
Ｔ１
ui
uo
Ｔ２
RL
T1、T2两个管子交替承担放大任 务，在负载上得到完整的正弦波。
－V CC
功率放大电路
1.2互补对称功率放大电路
甲乙类互补对称功率放大电路
乙类互补对称电路的失真
死区电 压Si:约0.5V
Ge:约 0.1V
放大管在整个输入信号周期内都导通，有电流流 过
工作点设置在交流负载线的中点 失真小 最大缺点是效率低下ηmax=50%
Q IC
Q
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
乙类-- BJT 180°导通 工作点设置在截至区 半个周期导通，有电流流过 静态功耗为0 ηmax=78.5% 波形失真严重 放 大
功率放大电路
1.1 功率放大器概述
什么是功率放大器？ 能输出较大功率的放大器称为功率放大器
例： 扩音系统
音
话
源
筒
信
号
提
取
微弱 电信 号
电 压 放 大
功率 小无 法驱
动载负功 率 放 大
功率放大电路
1.集成功放LM３８６
LM３８６ 是目前广泛使用的 小功率音频集成功率放大器， 其外形和管脚排列如图所示。
信号放大电路
1.3
集成功率放大器
2. LM３８６ 的图所示。
电路与电子技术
电路与电子技术
信号放大电路
1.1
功率放大电路概述
1.功率放大电路的特点
功率放大电路概述
１） 输出功率要大 ２） 功率转换效率要高 ３） 非线性失真要小 ４） 功放管的散热要好
信号放大电路
1.1
功率放大电路概述
2.功率放大电路的工作状态
功率放大电路按功放管 导通时间的长短可分为 甲类、乙类和甲乙类， 如图所示。
功率放大电路概述
信号放大电路
1.2
互补对称功率放大电路
功率放大电路概述
1.乙类互补对称功放
乙类功放管耗小， 效率较高， 但失真严重。若采用两只特性 相同的功放管， 使其在正负半周轮流工作， 则可在负载上合 成完整的波形， 从而解决失真的问题。
信号放大电路
1.3
集成功率放大器
功率放大电路概述
在半导体制造工艺的基础上， 将整个电路中的元器件制作在一 块硅基片上， 构成具有特定功能的电子电路， 称为集成电路。 集成功率放大器（简称集成功放） 具有体积小、性能优越、工 作稳定、易于安装和调试等优点。
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
第八章 功率放大电路
Vi
+Vcc
T1
iL RL T2
uo
t
vo t 失真
-Vcc
输入信号 vi在过零前后，输出 信号出现的失真。
8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类双电源互补对称功率放大电路存在的问题
vi很小时,在正、负半周交替过 零处会出现非线性失真，这 个失真称为交越失真。
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2
P o Vo I
Vom (VCC VCES ) 2 最大不失真功率为： Pomax 2R L 2R L 2 理想最大输出功率为： oM VCC (Vom VCC 略VCES ) P 2R L
2．三极管的管耗PT
1 π PT1 = 0 vCE iCd( t ) 2π
+Vcc T1
偏置电压/V 0.60
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。
谐波失真度
THD /% 1.22 0.244
ICQ/mA
0.048 0.33
+
Vi -
RL
+ vo -
0.65
0.70
0.75
2.20
13.3
0.0068
0.0028
T2
-Vcc
VCE4=VBE4(R1+R2)/R2
当Vom = VCC 时，η
max=π
2
/4 =78.5％。
8.3.3 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大输出功率的关系
1 VCCVom Vom PT 1 ( ) RL 4
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=2VCC/=0. 64VCC处 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得:
+Vcc
T1
iL RL T2
uo
t
vo t 失真
-Vcc
输入信号 vi在过零前后，输出 信号出现的失真。
8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类双电源互补对称功率放大电路存在的问题
vi很小时,在正、负半周交替过 零处会出现非线性失真，这 个失真称为交越失真。
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2
P o Vo I
Vom (VCC VCES ) 2 最大不失真功率为： Pomax 2R L 2R L 2 理想最大输出功率为： oM VCC (Vom VCC 略VCES ) P 2R L
2．三极管的管耗PT
1 π PT1 = 0 vCE iCd( t ) 2π
+Vcc T1
偏置电压/V 0.60
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。
谐波失真度
THD /% 1.22 0.244
ICQ/mA
0.048 0.33
+
Vi -
RL
+ vo -
0.65
0.70
0.75
2.20
13.3
0.0068
0.0028
T2
-Vcc
VCE4=VBE4(R1+R2)/R2
当Vom = VCC 时，η
max=π
2
/4 =78.5％。
8.3.3 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大输出功率的关系
1 VCCVom Vom PT 1 ( ) RL 4
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=2VCC/=0. 64VCC处 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得:
功率放大电路
动态时： u T1导通，T2截止 iL= ic1 ; T1截止，T2导通 iL=ic2
i
＋VCC
Ｔ ic1 １
u
o
ui > 0V ui 0V
Ｔ ic2
－
R
L
２
VCC
T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。
当输入信号处于正半周时，且 幅度远大于三极管的开启电压，此 时NPN型三极管导电，有电流通过 负载RL，按图中方向由上到下，与 假设正方向相同。 当输入信号为负半周时，且幅度远 大于三极管的开启电压，此时PNP型三 极管导电，有电流通过负 载RL，按图中 方向由下到上，与假设正方向相反。于 是两个三极管一个正半周，一个负半周 轮流导电，在负载上将正半周和负半周 合成在一起，得到一个完整的不失真波 形。
二、复合管互补功率放大电路
1、复合管 (P123) 推动管
IB IC1
输出管
IC
IC2
IE1 =IB2
IE
I C I C 1 I C 2 1 I B 1 2 I B 2 1 I B 1 2 I E 1
1 I B 1 2 ( 1 1 ) I B 1 ( 1 2 1 2 ) I B 1 1 2 I B1
• 静态功率大，效率低
9.3 乙类功率放大器
一、电路组成
+Vcc
RB C1
+ Rs us c + b e RE T + C2 + uo R L _
+
-
ui _
+Vcc
RB + ui EB
c
b
e RE
T + uo R L _ +Vcc
i
＋VCC
Ｔ ic1 １
u
o
ui > 0V ui 0V
Ｔ ic2
－
R
L
２
VCC
T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。
当输入信号处于正半周时，且 幅度远大于三极管的开启电压，此 时NPN型三极管导电，有电流通过 负载RL，按图中方向由上到下，与 假设正方向相同。 当输入信号为负半周时，且幅度远 大于三极管的开启电压，此时PNP型三 极管导电，有电流通过负 载RL，按图中 方向由下到上，与假设正方向相反。于 是两个三极管一个正半周，一个负半周 轮流导电，在负载上将正半周和负半周 合成在一起，得到一个完整的不失真波 形。
二、复合管互补功率放大电路
1、复合管 (P123) 推动管
IB IC1
输出管
IC
IC2
IE1 =IB2
IE
I C I C 1 I C 2 1 I B 1 2 I B 2 1 I B 1 2 I E 1
1 I B 1 2 ( 1 1 ) I B 1 ( 1 2 1 2 ) I B 1 1 2 I B1
• 静态功率大，效率低
9.3 乙类功率放大器
一、电路组成
+Vcc
RB C1
+ Rs us c + b e RE T + C2 + uo R L _
+
-
ui _
+Vcc
RB + ui EB
c
b
e RE
T + uo R L _ +Vcc
功率放大电路
单边失真的正弦波
不失真的正弦波
半 波
§6-3 乙类推挽功率放大电路
教学目标： 1、了解乙类推挽功率放大电路组成
2、理解并掌握乙类推挽功率放大电路工作原理
3、理解电路存在的问题及解决办法
一、电路构成
T1 、T2 ：输入、输出变压器 V1 、V2 ：功放管
二、工作原理
1、无信号输入时： V1、V2截止，处于乙类状态。
3、 OCL功率放大电路存在的问题及解决办法。
教学目标：
1、掌握OCL电路组成 2、理解并掌握OCL电路工作原理
3、OCL电路存在的问题及解决的办法
（二）OCL电路
中点电压为UA=0 1、无信号输入时：
V1、V2处于乙类状态 2、有信号输入时：
（1）ui 正半周： 瞬时极性基极为正，发射极为负
V1导通—— 形成ic1（逆时针） —— RL左正右负
3、总结：iC1与iC2流经RL方向相反，RL可获得较
完整的正弦波。
三、改进电路 （一）电路构成
（二）工作原理
1、无信号输入时：V1、V2截止，处于乙类状态。 2、有信号输入时：
（1）ui 正半周：瞬时极性上正下负
1 —— Uc EC C 充电： V1导通 —— 形成ic1（逆时针） 2
ห้องสมุดไป่ตู้
V2截止 RL上正下负
1 2
电路缺点：效率低 3、管耗PC ： PC＝PE－Po 最大耗散功率PCM： PCM＝PE＝ECICQ＝2Pom
小
1、变压器的作用
2、计算变压比
结
3、甲类功率放大电路特点及缺点
作
业
1、甲类功放电路中RL=4Ω，RL’=100Ω，ηT=80%，
功率放大电路
51- 11
第8章 功率放大电路 8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.3.2 分析计算
ic的变化范围：±Icm ，vCE的变化范围： ± (VCC-VCES)
若忽略管子的饱和压降VCES，则Vcem=IcmRL≈VCC
51- 12
第8章 功率放大电路
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
例.如图，已知VCC=12V，RL=16Ω，vi为正弦波，(1) 在BJT的饱和
压降可以忽略不计的情况下，负载上可能得到的最大输出功率Pom，
(2)每只管子允许的管耗PCM至少应为多少？(3)每个管子的耐压应
为多大？
解.(1) 因. Vom =. VCC
+VCC
T1
Po
1 Vo2m 2 RL
51- 19
第8章 功率放大电路
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
8.3.2 分析计算
例.如图，设BJT的β＝100，VBE=0.7V，VCES=0.5V，ICEO=0，电容 C对交流视为短路。输入信号vi为正弦波。(1) 计算电路可能达到 的最大不失真输出功率Pom；(2)此时Rb应调节到什么数值？(3)此 时电路的效率η＝？试与工作在乙类的互补对称电路比较。
(3) 甲乙类： 输入正弦iC信号在一个周期内功放管导通半i个b 多
周期，静态工作点设置在放大区但靠近截止区，导
通角为π～２ π 。效率高，可以消除交越失真。
动画
51- 6
第8章 功率放大电路 8.2 射极输出器—甲类功率放大电路实例
射极输出器 的特点： 1.电压放大倍数接近1但永远小于1; 2.输入电阻高，适合做多级放大电路的输入级; 3.输出电阻低，带负载能力强，
功率放大电路
－UCC
ic1 V1 V4 V2 RL iL ic1 uo
U BE4 U CE4 ≈ ( R1 + R2 ) R2
UCE4用以供给V1 、V2两管的偏置电 压。由于UBE4基本为一固定值（硅管 约为0.6~0.7V、锗管约为0.2~0.3V）
， 只要适当调节R1、R2的比值，就可改变V1、V2的基极偏 压UCE4值。这种电路称为UBE扩展电路。
U omm = U cem = U CC - U ces ≈ U CC
2 2 U omm (U CC - Uces )2 1 U CC Pom = = ≈ 2RL 2RL 2 RL
只有充分激励，才能输出最大不失真功率。
2.直流电源的供给功率PDC计算
每个电源中的电流为半个正弦波， 其平均值为:
iC1
ic2
RL
–UCC 注意：V1、V2每个晶体 管只在半个周期内工作
输入输入波形图 ui 死区电压 uo ´ uo uo V1 +UCC
ui
V2
iL RL
-UCC
uo
交越失真
（二）功率及效率的计算
1. 输出功率Po和最大不失真输出功率Pom
P o = Uo I o = Uom Icm 2 1 U 2om 1 2 = Uom Icm = = I cmRL 2RL 2 2 2
由于上面的计算是在理想情况下进行的，所以实际选 择管子时，还需留有充分的余量。
例题1：已知乙类互补对称功放电路如图所示，已知 UCC=24V，RL=8Ω，试估算该放大电路最大输出功率Pom及此 时电源供给的功率PDCm和管耗PC1，并说明该功放电路对功放 管的要求。 ＋UCC 2 2 UCC 24 = = 36W 解： P om = 2RL 2 ×8
ic1 V1 V4 V2 RL iL ic1 uo
U BE4 U CE4 ≈ ( R1 + R2 ) R2
UCE4用以供给V1 、V2两管的偏置电 压。由于UBE4基本为一固定值（硅管 约为0.6~0.7V、锗管约为0.2~0.3V）
， 只要适当调节R1、R2的比值，就可改变V1、V2的基极偏 压UCE4值。这种电路称为UBE扩展电路。
U omm = U cem = U CC - U ces ≈ U CC
2 2 U omm (U CC - Uces )2 1 U CC Pom = = ≈ 2RL 2RL 2 RL
只有充分激励，才能输出最大不失真功率。
2.直流电源的供给功率PDC计算
每个电源中的电流为半个正弦波， 其平均值为:
iC1
ic2
RL
–UCC 注意：V1、V2每个晶体 管只在半个周期内工作
输入输入波形图 ui 死区电压 uo ´ uo uo V1 +UCC
ui
V2
iL RL
-UCC
uo
交越失真
（二）功率及效率的计算
1. 输出功率Po和最大不失真输出功率Pom
P o = Uo I o = Uom Icm 2 1 U 2om 1 2 = Uom Icm = = I cmRL 2RL 2 2 2
由于上面的计算是在理想情况下进行的，所以实际选 择管子时，还需留有充分的余量。
例题1：已知乙类互补对称功放电路如图所示，已知 UCC=24V，RL=8Ω，试估算该放大电路最大输出功率Pom及此 时电源供给的功率PDCm和管耗PC1，并说明该功放电路对功放 管的要求。 ＋UCC 2 2 UCC 24 = = 36W 解： P om = 2RL 2 ×8
功率放大电路
负 载 得 到 的 交 流 信 号率功 η 电源供给的直流功率
5.1.2 功率放大电路的分类
IC
iC
Q
O
UCE O
t
IC
iC
Q
O
UCE O
t
IC
iC
Q
O
UCE O
t
重点
甲类工作状态 晶体管在输入信号
的整个周期都导通。 静态IC大，波形好， 管耗大、效率低。
乙类工作状态 晶体管在输入信号
的半个周期内导通。 静态IC=0，波形严重 失真，管耗小、效率 高。
稍高于截止点（微导通），即工作于甲乙类状态。
5. 克服交越失真的电路
重点
静态时，V1、V2两管发射结电压分别为二极管 VD1、VD2的正向导通压降，使两管均处于微导通 状态。
动态时，设ui 加入 正弦信号。正半周V2 截止，V1基极电位进 一步提高，进入良好
的导通状态。负半周
V1截止，V2基极电位 进一步降低，进入良
功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 互补对称功率放大电路
5.1 功率放大电路概述
5.1.1 功率放大电路的特点和要求
功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去 推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转、电动机旋转等。
1. 对功率放大电路的基本要求 (1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。 (2) 由于功率较大，就要求提高效率。
甲乙类工作状态 晶体管导通时间大
于半个周期，静态IC 0。一般功放常采用。
5.1.3 低频功率放大电路的主要技术指标
1. 最大输出功率 Pom 保证输出波形不失真时，放大电路的最大输出电
压与最大输出电流有效值的乘积，是负载可能获得 的最大交流功率。
5.1.2 功率放大电路的分类
IC
iC
Q
O
UCE O
t
IC
iC
Q
O
UCE O
t
IC
iC
Q
O
UCE O
t
重点
甲类工作状态 晶体管在输入信号
的整个周期都导通。 静态IC大，波形好， 管耗大、效率低。
乙类工作状态 晶体管在输入信号
的半个周期内导通。 静态IC=0，波形严重 失真，管耗小、效率 高。
稍高于截止点（微导通），即工作于甲乙类状态。
5. 克服交越失真的电路
重点
静态时，V1、V2两管发射结电压分别为二极管 VD1、VD2的正向导通压降，使两管均处于微导通 状态。
动态时，设ui 加入 正弦信号。正半周V2 截止，V1基极电位进 一步提高，进入良好
的导通状态。负半周
V1截止，V2基极电位 进一步降低，进入良
功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 互补对称功率放大电路
5.1 功率放大电路概述
5.1.1 功率放大电路的特点和要求
功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去 推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转、电动机旋转等。
1. 对功率放大电路的基本要求 (1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。 (2) 由于功率较大，就要求提高效率。
甲乙类工作状态 晶体管导通时间大
于半个周期，静态IC 0。一般功放常采用。
5.1.3 低频功率放大电路的主要技术指标
1. 最大输出功率 Pom 保证输出波形不失真时，放大电路的最大输出电
压与最大输出电流有效值的乘积，是负载可能获得 的最大交流功率。
功率放大电路
N1 N2
uCE
RL
2
输出功率 Po I oU o
Pom
I om U om 2 2
1 2 I omU om
1 I CQVCC 2
结论：输入信号越大, 输出功率越大
uCE
电源提供的功率
无信号时: P V VCC I CQ
1 P V 有信号时: 2 1 2
三、分析计算(P488)
Icm2
ic的最大变化范围为：2I cm
uCE的最大变化范围为： + ui -
+VCC
2(Vcc UCES ) 2I cm RL
uo -VCC
1、输出功率
Po
2 2 1U 1 (VCC U CES ) 1 VCC Pom RL 2 RL 2 RL 2
三极管的极限工作区
小结:
1、乙类功放两管轮流工作 2 2 ( V U ) U om CES 2、 Po Pom CC 2RL 2 RL 3、 =
U om
4 VCC
4 78.5 %
max
ui
死区电压 死区电压
当 IB=0 时
+VCC
+
-
ui -VCC
iL=0 uo
2 om
U om U om U o I o 2 2 RL
2 1 U om 2 RL
+VCC
+ ui -VCC
uo
2、电源功率PV
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功 率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。
2 π PV = VCC I CC VCC I om sin td( t ) 0 2π 2 π U om VCC sin td( t ) 0 2π RL 2 VCCU om π RL
uCE
RL
2
输出功率 Po I oU o
Pom
I om U om 2 2
1 2 I omU om
1 I CQVCC 2
结论：输入信号越大, 输出功率越大
uCE
电源提供的功率
无信号时: P V VCC I CQ
1 P V 有信号时: 2 1 2
三、分析计算(P488)
Icm2
ic的最大变化范围为：2I cm
uCE的最大变化范围为： + ui -
+VCC
2(Vcc UCES ) 2I cm RL
uo -VCC
1、输出功率
Po
2 2 1U 1 (VCC U CES ) 1 VCC Pom RL 2 RL 2 RL 2
三极管的极限工作区
小结:
1、乙类功放两管轮流工作 2 2 ( V U ) U om CES 2、 Po Pom CC 2RL 2 RL 3、 =
U om
4 VCC
4 78.5 %
max
ui
死区电压 死区电压
当 IB=0 时
+VCC
+
-
ui -VCC
iL=0 uo
2 om
U om U om U o I o 2 2 RL
2 1 U om 2 RL
+VCC
+ ui -VCC
uo
2、电源功率PV
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功 率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。
2 π PV = VCC I CC VCC I om sin td( t ) 0 2π 2 π U om VCC sin td( t ) 0 2π RL 2 VCCU om π RL
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EDA（四）模拟部分
电子线路仿真实验报告
实验名称：功率放大电路
姓名：姚敏
学号： 110404212
班级：通信（2）班
时间： 2013.5.10
南京理工大学紫金学院电光系
一． 实验目的
1 掌握甲乙类功率放大的工作原理。
2 掌握如何消除交越失真。
3 掌握如何提高功放的效率。
二、实验原理
一般对功率放大电路的要求有：
1、 根据负载要求提供所需要的输出功率；
2、 效率要高；
3、 非线性失真小；
4、 带负载能力要强。
OTL 电路的基本公式
1、输出功率PO 和最大不失真输出功率POM
UomIom
Iom Uom Po 21
22==
Rl Uces Vcc
Rl Uomm UommIomm Pom 2
2
)2(
212121-=
==
2、直流电源提供的功率PD
L
L L o T o D R Uom Vcc dt R wt Uom Vcc d R u Vcc dt Vcci T P ππππ
π=
===⎰⎰⎰0
00sin 221
最大不失真输出时:
L
D R Uces Vcc
Vcc P )
2(
-=
π
3)功放的效率η
%
1002%10021%1002
⨯=⨯=⨯=Vcc Uom R Uom Vcc R Uom P Pom L
L
D ππη
最大不失真输出时：
%1002)
2(⨯-=Vcc Uces Vcc πη
OCL 公式
%
100*4/)(/))(/2(/2)^(2/12/1CC CES CC L
CES CC CC D L CES CC OM OM
OM O V U V R U V V P R U V P I U p -=-=-==πηπ
三．实验内容 1、电路图
静态工作点的调整
分析交越失真
J1打开，J2闭合
J1 J2 都闭合
不加自举
函数信号发生器
示波器波形
加自举
示波器波形
电路图
断开输出端测量R2两端的电压调节滑动变阻器使其为0
J1 闭合时产生的交越失真
J1 断开失真消失
%
728.161.12===ηW P W P D OM
四．小结与体会
1、为了解决OCL 电路的交越失真应该打开开关A ，这样便能消除交越失真。