第9章 功率放大电路.jsp
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模拟电路9.习题解答
第九章 功率放大电路
9.11 OTL电路如图P9.11所示；
第九章 功率放大电路
解： （1）射极电位UE＝VCC /2＝12V；应调节R3。 （2）最大输出功率和效率分别为
1 ( VCC U CES ) 2 Pom 2 5.06W 2 RL
(3)T2和T4的参数选择如下：
1 V U CES π 2 CC 58.9% 1 4 VCC 2
U i U om
VCC U CES 2
9.9V
第九章 功率放大电路
9.8 在图P9.8所示电路中，已知VCC=15V，T1和T2的饱和管压 降UCES均为2V，输入电压足够大， 求解：(1)最大不失真输出电压的有效值。 (2)负载电阻RL上电流的最大值。 (3)最大输出功率POm和效率η 。 解：（1）最大不失真输出电压有效值
U om RL (VCC U CES ) R4 RL 2 8.65V
（2）负载电流最大值
iLmax VCC U CES 1.53A R4 RL
（3）最大输出功率和效率分别为
Pom
2 U om 9.35 W 2 RL
π VCC U CES U R 4 64 % 4 VCC
第九章 功率放大电路
第九章 功率放大电路
习题解答
第九章 功率放大电路
解：（1）最大输出功率和效率分别为
Pom (VCC U CES ) 2 2 RL 24 .5W
π VCC U CES 68.7% 4 VCC
（2）最大功耗
PTmax 0.2 PoM
（3）输入电压
2 0.2 VCC 6.4W 2 RL
第九章 功率放大电路
静态时，晶体管截止（IC=0, PV=0）,电源仍有损耗
c. 甲乙类状态：导通时间大于半个 周期且小于一个周期
∙7∙
三、无输出变压器的功放（OTL电路）
变压器耦合功放电路优点是实现阻抗变换； 缺点：体积庞大、效率低、低频和高频特性均较差。 用大电容取代变压器。 设晶体管的开启电压Uon为0 （1）静态时 基极电位和发射极电位均为VCC/2 （2）ui为正半周时 T1导通，T2截止 uo≈ui
∙6∙
2. 变压器耦合乙类推挽功放
设晶体管的开启电压为0 ①当ui＝0时：T1和T2均截止 ②当ui>0：T1导通，T2截止 ③当ui<0：T1截止，T2导通
说明 ①“推挽”工作方式：同类型两只 晶体管在电路中交替导通的方式。 ②晶体管的工作状态分类： a. 甲类状态：整个周期内均导通 b. 乙类状态:正半周或负半周导通
∙2∙
二、功率放大电路中的晶体管要求
在功放中，晶体管应工作于极限应用状态。 ①ICM（最大集电极电流）
晶体管的极限参数
②U(BR)CEO（最大管压降）
③PCM（集电极最大耗散功率）
选择晶体管时，注意极限参数的选择保证工作安全； 功放管多为大功率管，注意散热条件，安装散热片。
三、功率放大电路的分析方法
ui >0 ui 0
T1 导通
T2 导通
1.最大输出功率
输出电压的最大值：
U OM VCC U CES
输出电压的最大有效值：
U om
VCC U CES 2
最大输出功率：
2 U om (VCC U CES )2 Pom RL 2 RL
∙15∙
2、电源提供的功率（电流取平均值）：
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
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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
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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PPT课件
晶体管集电极电流最大时接近ICM 晶体管管压降最大时接近U（BR）CEO 晶体管耗散功率最大时接近PCM
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
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
模拟电子技术课程9功率放大电路指导1模电教辅
第9章功率放大电路9.1 教学要求学习功率放大电路需要了解功率放大电路的类型及特点；理解功率放大电路最大输出功率和转换效率的分析方法；了解功率放大电路在实际应用中的相关问题。
9.2 基本概念1 功率放大电路的主要特点(1)功率放大电路的基本特点与电压放大电路比较，功率放大电路的主要特点如表１所示。
(2) 各类功率放大电路的特点比较甲类、乙类、甲乙类放大电路的主要特点及用途比较如表２所示。
电路工作点位置及集电极电流特点用途甲类三极管的导通角0360=θ。
静态电流比较高，管耗大，电路效率低。
用于小信号放大电路乙类三极管的导通角0180=θ。
静态电流等于零，管耗小，电路效率高，但波形失真。
用于功率放大电路甲乙类三极管的导通角00360180<<θ。
静态电流很小，管耗小，电路效率高，且波形失真较乙类小。
用于功率放大电路 2 功率放大电路的主要指标(1)最大输出功率设输出电压的幅值为om V ，输出电流的幅值为om I ，则输出功率om om om om o 2122I V I V P =⨯= (9.1)最大输出功率是在输出信号基本不失真的情况下，负载上可能获得的最大输出功率。
omax omax omax 21I V P = (9.2)式中，max o P 表示最大输出功率，max o V 表示最大输出电压的幅值，max o I 表示最大输出电流的幅值。
(２)直流电源供给的功率直流电源供给的功率是直流功率，其值等于电源输出电流平均值与电源电压的积。
⎰⋅=⋅=πωπ20C CC C(AV)CC V )(21t d i V i V P (9.3)式中，C(AV)i 为C i 的平均值，即集电极电流的直流分量，当C i 的正、负半周对称时CQ C(AV)I i =，CQ I 是集电极电流的静态值。
上式是针对单电源功放电路的，若是双电源功放，则V P 应为两个电源提供的功率之和。
(３)管耗管耗即功放管消耗的功率，它主要发生在集电结上，称为集电极耗散功率T P 。
最新9章功率放大电路图
长 的 时 间 隧 路概述
• 图9.1.1 小功率共射放大电路的输出功率和效率的分析 • 图9.1.2 单管变压器耦合功率放大电路 • 图9.1.3 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 • 图9.1.4 OTL电路 • 图9.1.5 OCL电路 • 图9.1.6 BTL电路
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
• 图9.1.1 小功率共射放大电路的输出功率和效率的分析 • 图9.1.2 单管变压器耦合功率放大电路 • 图9.1.3 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 • 图9.1.4 OTL电路 • 图9.1.5 OCL电路 • 图9.1.6 BTL电路
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
第九章 功率放大电路
类型： 乙类功放。
工作方式： T1、T2管交替工作（推挽）。 缺点： 变压器过于笨重。
5
§9-1．功率放大电路概述
三、功率放大电路举例 3. 无输出变压器的功放电路（OTL）
类型： 乙类功放。
电容作用： 替代变压器，提高转换效率。 缺点： 电容不便于集成化
6
§9-1．功率放大电路概述
三、功率放大电路举例 4. 无输出电容的功放电路（OCL）
第九章 功率放大电路
主要内容： §9-1．功率放大电路概述 §9-2．互补功率放大电路
*§9-3．功率放大电路的安全运行
*§9-4．集成功率放大电路
1
§9-1．功率放大电路概述
一、功率放大电路的作用与要求 1）输出功率大
最大输出功率Pom
2）转换效率高 转换效率
Pom PV
最大输出功率 直流电源提供功率
9
§9-2．互补功率放大电路
二、OCL电路输出功率Pom及效率η
若输入正弦波，T1和T2对称，则最小管压降： UCES1=-UCES2=UCES 最大输出电压：U om
VCC U CES 2
2 V U CES U om Pom CC RL 2 RL
10
§9-2．互补功率放大电路
3）减小非线性失真
2
§9-1．功率放大电路概述
二、功率放大电路分类 1）甲类功放 输入正弦信号时，晶体管在信号整周期内均导通。 特点：非线性失真小，效率低（低于50%）。。 2）乙类功放 输入正弦信号时，晶体管在信号半周期内导通。 特点：非线性失真较大，效率高（高于80%）。 3）甲乙类功放 输入正弦信号时，晶体管导通时间大于半周期且小于整周期。 特点：非线性失真较小，效率较高（高于70%）。
功率放大电路
d) 低频段频率响应差。
3、无输出电容的功率放大电路（OCL）
OCL功放为对称双电源供电，主要特点为： a) 采用互补推挽电路作为电路的输出级，该电路 易集成，是本章讨论的重点。 b) 效率较高，η≤78.5％。
c) 静态时uO = 0 。
d) 频率响应好。
－VCC
五、功放电路输出级晶体管的工作状态
第9章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补功率放大电路
9.1
概述
一、功率放大电路与普通放大电路的比较
共同点：都是能量转换电路，把直流能量转换为交变能量
不同点：
普通放大电路：主要用于增强电压幅值或电流幅值，如电压 放大电路主要要求是使负载获得不失真的电压信号，输出的 功率并不一定大；电路工作在小信号状态，研究的问题是电 压放大倍数、输入电阻和输出电阻等。 功率放大电路：能够向负载提供足够信号功率的放大电路， 主要要求获得一定的不失真或失真较小的输出功率；电路工 作在大信号状态，研究的问题是提高输出功率和效率。
OCL电路图解分析
最大不失真输 出电压的有效值：
U om =
VCC - U CES 1 2
功放电路分析计算的几个主要参数： POM ——最大交流输出功率 PT ——晶体管的功率损耗（管耗） η ——效率 η＝PO/PV
输出功率：
U om =
VCC - U CES 1 2
2 U om (VCC - UCES )2 Pom = = RL 2RL
3、甲乙类状态 若晶体管的导通时间大于半个周期且小于一个周期（即导 通角θ＝180˚～ 360˚ ），则称之为甲乙类状态。如消除交越 失真的OCL电路。 甲乙类功放的静态时消耗功率低于甲类高于乙类。
第九章功率放大电路
UCE max 2VCC
二、集电极最大电流
晶体管的发射极电流等于负载电流，负载电阻上的最大电压为VCC - UCES1 故集电极最大电流
I C max I E max
VCC U CES 1 RL VCC RL
考虑留有一定余量 I C max
三、集电极最大功耗
在OCL电路中，电源提供的功率，除了转换成输出功率外，其余部分主要 消耗在晶体管上，可认为晶体管所损耗的功率 PT = PV - PO 。当输入电压为零， 即输出功率最小时，由于集电极电流很小，使管子的损耗很小；当输入电压最 大，即输出功率最大时，由于管压降很小，管子的损耗也很小；可见管耗最大 即不发生在输入电压最小时，也不发生在输入电压最大时。 管压降和集电极电流瞬时值的表达式分别为
时， T1管导通，T2管截止，电流iB1如图中所示，
在输入信号的负半周，即ui<0时，T1管截止， T2管导通， 电流iB2如图中所示，这样在输入信 号的一个周期内，T1、T2管交替工作， 互相补充 对方所缺少的半个周期， 即使ui很小，总能保证 至少一只晶体管导通，因而消除了交越失真。 综上所述，输入信号的正半周主要是T1管发射 极驱动负载，负半周主要是T2管发射极驱动负载， 而且两管的时间都比输入信号的半个周期长， 图9.2.3 T 和T 管在u 作用下 1 2 i 输入特性中的图解分析 电路工作在甲乙类放大状态。
ui O i C1 O i C2 O uo O 交越 失真 t t
t
图9.1.5 OCL电路
t
9.2
9 .2 . 1 OCL电路的组成及工作原理
消除交越失真的OCL电路如图9.2.1所示。 电路采用绝对值相等的双电源供电， T1 管和 T2 管 特 性 对 称 ， 且 一 个 为 NPN 型 ， 一 个 为 PNP 型。两管发射极连接在一起作为输出端，
功率放大电路
LM386是一种音频集成功放，具有功耗小，电压增益 可调节，电源电压范围大，外接元件少和总谐波失真 小等优点，广泛应用于录音机和收音机之中。
第九章 功率放大电路
一、LM386内部电路
第一级差分放大电路 （双入单出）
第二级共射放大电路 （恒流源作有源负载）
第三级OTL功放电路
输出端应外接输出电 容后再接负载。
图中电路最大输出功率 可达 3 W 以上。其中，500 k 电位器用来调整两集成 功放输出直流电位的平衡。
第九章 功率放大电路
TDA2030 集成功率放大器的应用电路
TDA2030管脚功能：
1脚是正相输入端 2脚是反向输入端
3脚是负电源输入端
4脚是功率输出端
5脚是正电源输入端。
第九章 功率放大电路
vi 负 半周时 ，vC3 为负半周，则 V5、V7 导 通 ， i2 经 R15 、 -VG、地、RL、 R12 返 回 V5、V7 形成回路， RL 有信号输出。这样 经轮番推挽，RL 上得 功率放大后的完整信
号。
OCL 功放电路实例
BTL电路
第九章 功率放大电路
特点:
1.单电源供电，四只管子特性对称
C4 为自举电容， 提高输出级的增益，
并使输出电压正负半
周对称，提高不失真 输出功率。
OCL 功放电路实例
第九章 功率放大电路
二、信号放大过程
vi 正半周时，经 V1、V3 两次放大和反相，vC3 为正半周，则 V4、V6 导通，i1 经 R14、RL、地、+VG 返回 V4、V6 形成回路， RL 有信号输出。
第九章 功率放大电路
有输出变压器功放电路
a. 甲类有输出变压器功放电路 功率放大电路
第九章 功率放大电路
一、LM386内部电路
第一级差分放大电路 （双入单出）
第二级共射放大电路 （恒流源作有源负载）
第三级OTL功放电路
输出端应外接输出电 容后再接负载。
图中电路最大输出功率 可达 3 W 以上。其中，500 k 电位器用来调整两集成 功放输出直流电位的平衡。
第九章 功率放大电路
TDA2030 集成功率放大器的应用电路
TDA2030管脚功能：
1脚是正相输入端 2脚是反向输入端
3脚是负电源输入端
4脚是功率输出端
5脚是正电源输入端。
第九章 功率放大电路
vi 负 半周时 ，vC3 为负半周，则 V5、V7 导 通 ， i2 经 R15 、 -VG、地、RL、 R12 返 回 V5、V7 形成回路， RL 有信号输出。这样 经轮番推挽，RL 上得 功率放大后的完整信
号。
OCL 功放电路实例
BTL电路
第九章 功率放大电路
特点:
1.单电源供电，四只管子特性对称
C4 为自举电容， 提高输出级的增益，
并使输出电压正负半
周对称，提高不失真 输出功率。
OCL 功放电路实例
第九章 功率放大电路
二、信号放大过程
vi 正半周时，经 V1、V3 两次放大和反相，vC3 为正半周，则 V4、V6 导通，i1 经 R14、RL、地、+VG 返回 V4、V6 形成回路， RL 有信号输出。
第九章 功率放大电路
有输出变压器功放电路
a. 甲类有输出变压器功放电路 功率放大电路
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VCC UA 2
VCC UC 2
结束
(1-16) (8-16)
第9章 功率放大电路
3.动态分析
设输入端在 0.5VCC 直流电平基础上加入正弦信号。
VCC ui 2
时，T1导通、T2截止； T1 ui
0.5USC
+USC ic1
VCC 时， ui 2
交越失真
RL UL
T1截止、 T2导通。
第9章 功率放大电路
三、无输出变压器的功率放大电路
图9.1.4 OTL电路
结束
(1-15) (8-15)
第9章 功率放大电路
1.特点
1. 单电源供电； +VCC T1
2. 输出加有大电容。
2.静态分析
VCC 令：ui 2
0.5VCC
ui
UC A + C RL T2 UL
则 T1、T2 特性对称，
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 号 提 取 电 压 放 大 功 率 放 大
结束
(1-3)
(8-3)
第9章 功率放大电路
例2：温度控制 R1 R1-R3:标准电阻 Ua : 基准电压 Rt :热敏电阻 R3 b
U U BE
R1 R2 R2
B1 U
合理选择R1、R2大小，B1、 R2 B2间便可得到 UBE 任意倍数的 电压。
(1-28) (8-28)
第9章 功率放大电路
3. 电路中增加复合管 增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。 复合管的构成方式： c 方式一： ic c ic ib b ib T1 b e T2
三、功率放大电路的分析方法－－图解法
结束
(1-6)
(8-6)
第9章 功率放大电路
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
结束
(1-7)
(8-7)
第9章 功率放大电路
静态时，直流电源提供的功率为
I CQVCC
ABCO的面积
结束
(1-12) (8-12)
第9章 功率放大电路
图9.1.3 变压器耦合乙类推挽功率放大电路
结束
(1-13) (8-13)
第9章 功率放大电路
3. 功率放大电路的分类 甲类：
乙类： 甲乙类：
丙类：
360 180
180 360
180
结束
(1-14) (8-14)
e
ic1 1ib , ib 2 ie1 (1 1 )ib , ic 2 2ib 2 , ic ic1 ic 2 1 2 (1 1 )ib
结束
(1-29) (8-29)
第9章 功率放大电路
方式二： ib
e ib T2
e
b
T1
b
c ic
c
ic
2
Pom
U (VCC U CES ) RL 2 RL
结束
(1-33) (8-33)
第9章 功率放大电路
电源提供的直流平均功率计算： 每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:
I av1
1 2
VCC U CES VCC U CES sintd (t ) 0 RL RL VCC U CES I av 2 I av1 RL
ui
t A
+ C
若输出电容足够大， UC基本 保持在0.5USC ，负载上得到的 交流信号正负半周对称，但存 在交越失真。
T2
ic2
结束
(1-17) (8-17)
第9章 功率放大电路
四、无输出电容的功率放大电路
+VCC
电路的结构特点：
T1
1. 由NPN型、PNP型三极 管构成两个对称的射极 输出器对接而成。
+VCC
T1 UL
iL
T2 RL
-VCC
结束
(1-26) (8-26)
第9章 功率放大电路
甲乙类放大的波形关系： 特点：存在较小的静态 电流 ICQ 、IBQ 。 每管导通时间大 于半个周期，基 本不失真。 t
iB
iB IBQ uBE uB1 iC
iC
USC /RE
ib IBQ Q USC uce
无输出变压器形式 （ OTL电路）
无输出电容形式 （ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
结束
(1-20) (8-20)
第9章 功率放大电路
9.2.1 OCL电路的组成及工作原理
一、电路组成 设ui为正弦波
+VCC T1
2. 双电源供电。
ui
iL RL T2
uo
3. 输入输出端不加隔直电 容。
-VCC
图9.1.5 OCL电路
结束
(1-18) (8-18)
第9章 功率放大电路
五、桥式推挽功率放大电路
图9.1.6 BTL电路
结束
(1-19) (8-19)
第9章 功率放大电路
§9.2 互补功率放大电路
互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。 类型： 互补对称功放的类型
结束
t
UT
ICQ
(1-27) (8-27)
第9章 功率放大电路
2. UBE电压倍增电路 为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交 越失真电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增 电路替代。 图中B1、B2分别接T1、 T2的基极。假设I >>IB，则
+
I R1 I B B E B2
结束
VCC1 =VCC2 =VCC 两个电源提供的总功率为：
PV PV 1 PV 2 2VCC
VCC U CES RL
结束
(1-34) (8-34)
第9章 功率放大电路
Pom VCC U CES 效率为： PV 4 VCC
在理想情况下，若忽略晶体管的饱和压降UCES
iB
uBE ui t Uon
t
结束
(1-25) (8-25)
第9章 功率放大电路
电路中增加 R1、D1、D2、R2支路。
静态时: T1、T2两管发射结电压 分别为二极管D1、 D2的正向 R1 导通压降，致使两管均处于 微弱导通状态或零偏置状态； D1 动态时：设 ui 加入正弦信号。 正半周 T2 截止，T1 基极电 ui D2 位进一步提高，进入良好的 导通状态；负半周T1截止， R2 T2 基极电位进一步提高，进 入良好的导通状态。 两管导通时间均比半个周期大一些的 工作方式称为“甲乙类放大” 。
Pom
效率为：
V 2 RL
2 CC
2V PV R L
2 CC
2 CC
Pom PV
VБайду номын сангаас2 RL
2V R L
2 CC
4
78.5%
结束
(1-35) (8-35)
第9章 功率放大电路
9.2.3 OCL电路中晶体管的选择
在功率放大器中，应根据晶体管所承受的最大管压 降、集电极最大电流和最大功耗来选择晶体管。
I C max VCC RL
在功率放大器中，根据晶体管的集电极最大电流 选择晶体管时，同样应考虑留有一定的余量。
结束
(1-37) (8-37)
ui
iL RL T2
uo
-VCC
结束
(1-21) (8-21)
第9章 功率放大电路
静态分析： ui = 0V T1、T2均不 导通 uo=0V
+VCC T1
因此，不需要隔直电容。
动态分析： ui > 0V ui 0V T1导通，T2截止 ui iL= ic1 ; T1截止，T2导通 iL=ic2
Usc 功 放
加 热 元 件
a
+ + - A uo1
uo
A：电压放大器
R2
Rt
温控室
温度调节 过程
T T
Rt
Ub
UO1
UO
结束
(1-4)
(8-4)
第9章 功率放大电路
9.1.1 功率放大电路的特点
一、主要技术指标
1.最大输出功率Pom 最大输出功率Pom是在电路参数确定的情况下 负载上可能获得的最大交流功率。
ic1
iL RL T2
uo
ic2
-VCC
T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工 作的方式，称为乙类放大。
结束
(1-22) (8-22)
第9章 功率放大电路
乙类放大的输入输出波形关系: ui t 死区电压 u´ o ´ t u"o T1
+VCC
ui
T2
iL RL -VCC
uo
t
uo t 交越失真
交越失真：输入信号 ui在过零 前后，输出信号出现的失真便 为交越失真。
2
I CQ
RL越小，交流负载线效率越陡，输出功率越小， 效率越低。
结束
(1-9)
(8-9)
第9章 功率放大电路
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
结束
(1-10) (8-10)
第9章 功率放大电路