5功率放大电路要点
功率放大电路(基本放大电路)
IC Q
ICQ
UCE
IB
ib t ic
IC Q
t
ib t
ui
t
UBE
uCE怎么变化
UCE
假设uBE有一微小的变化
(2-25)
IC
ic
t
uCE的变化沿一 条直线
UCE u 相位如何 ce
uce t
uce与ui反相！
(2-26)
各点波形
iC
+EC
RC RB C1 iB
ui
t iB ui t
结正偏，并提 供适当的静态 工作点。
(2-16)
+EC RC C1 T RB EB
集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
C2
(2-17)
+EC RC
C1 T RB EB C2
集电极电阻， 将变化的电流 转变为变化的 电压。
(2-18)
耦合电容：
电解电容，有极性。 大小为10mF~50mF
返回
(2-49)
图2.3.5 利用图解法求解静态工作点 和电压放大倍数
返回
(2-50)
2.3.4 动态分析
一、三极管的微变等效电路
1. 输入回路 iB iB uBE uBE 当信号很小时，将输入特性 在小范围内近似线性。
u BE ube rbe iB ib
对输入的小交流信号而言， 三极管相当于电阻rbe。
c
rce很大， 一般忽略。
e
(2-53)
二、放大电路的微变等效电路
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: uo ui RB
RC
RL
ii
ib
第五章 功率放大电路
V C（ C V
CC U CE (sat)） RL
2.2W
m
π 4
V CC
U CE(sat) V CC
65％
5.2.2 OTL电路
1 、 OCL 电 路 线 路 简 单 、 效率高，但要采用双电源供电， 给使用和维修带来不便。
2、采用单电源供电的互 补对称电路，称为无输出变压 器（Output transformerless）的 功放电路，简称OTL电路，如 图5.2.5所示。其特点是在输出 端负载支路中串接了一个大容 量电容C2。
第五章 功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 集成功率放大器 *5.4 功率管的安全使用
教学目标
1、了解功放电路特点、分类、对功放电路要求。熟悉低频
功放电路主要技术指标。
2、熟悉OCL、OTL电路组成、工作原理、性能参数估算方
法。
3、掌握交越失真产生原因、消除交越失真方法。 4、掌握复合管组成原则。
教学目标
5、熟悉常用集成功率放大器（LA4102、LM386、TDA2030
等）引脚功能，了解其主要技术指标。熟悉集成功放应用电 路组成、外接元器件作用，会估算闭环增益。
6、选学BTL电路原理及其由集成功放构成的应用电路。
7、选学功放管二次击穿和热致击穿现象及其保护措施，功
放管等功率器件散热计算及散热片的选择。
2、功放管的最大耐压U（BR）CEO 当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电
压为2VCC。故
U (BR)CEO 2VCC
3、功放管的最大集电极电流
I
CM
VCC RL
4、选择示例
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。
如何看懂电路图之放大电路
能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路。
下面我们介绍几种常见的放大电路。
低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在20 赫～20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
（1 ）共发射极放大电路图1 （a ）是共发射极放大电路。
C1 是输入电容，C2 是输出电容，三极管VT 就是起放大作用的器件，RB 是基极偏置电阻,RC 是集电极负载电阻。
1 、3 端是输入，2 、3 端是输出。
3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。
静态时的直流通路见图1 （b ），动态时交流通路见图1 （c ）。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。
（2 ）分压式偏置共发射极放大电路图2 比图1 多用3 个元件。
基极电压是由RB1 和RB2 分压取得的，所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻RE 和电容CE ，CE 称交流旁路电容，对交流是短路的；RE 则有直流负反馈作用。
功率放大电路
第5章功率放大电路5.1 教学基本要求教学基本要求主要知识点熟练掌握正确理解一般了解低频功率放大电路的特点、分类、效率和失真问题√√乙类互补推挽功率放大电路的工作原理及主要性能指标计算甲乙类互补推挽功放电路工作原理√互补推挽功率放大电路单电源功率放大电路工作原理√低频功放的能量和效率√功率器件与散热几种功率器件的特点、功率器件的散热√集成功率放大器√5.2 重点和难点一、重点1．理解甲类、乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率与静态工作点设置的关系。
2．乙类功放的工作原理和功率参数计算方法。
二、难点1．正确理解乙类和甲乙类低频功率放大器中放大管的电流流通角、波形失真及其解决方法。
2．乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率计算以及提高效率。
5.3 知识要点甲类功放及特点乙类功放及特点1．低频功率放大器甲乙类功放及特点主要技术要求乙类互补对称功率放大器交越失真及其解决办法2．互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器单电源互补对称功率放大器BTL功率放大器本课程中对低频功率放大器的讨论和分析的思路为：先讨论功率放大器的特殊问题甲类功放电路的组成、原理及其优缺点提高效率的途径乙类互补功放电路的组成、原理及其优缺点，功率计算(输出信号交越失真)为了克服交越失真甲乙类低频功放的组成、原理及其优缺点需要解决交流输出信号正负半周不对称问题采用自举电路。
然后介绍集成功放以及BTL功放电路等。
5.4 主要内容5.4.1 功率放大电路的特殊问题5.4.1.1 功率放大电路的特点和要求1．在不失真的前提下尽可能地输出较大功率由于功率放大电路在多级放大电路的输出级，信号幅度较大，功率放大管往往工作在极限状态。
功率放大器的主要任务是为额定负载LR提供不失真的输出功率，同时需要考虑功率放大管的失真、功率放大管的安全(即极限参数CMP、CMI、CEO(BR)U)和散热等问题。
2．具有较高的效率由于功率放大电路输出功率较大，所以，效率问题是功率放大电路的主要要问题。
功率放大电路
授课教师：徐升鹏
项目：功率电路制作
2020/5/16
2
第五章 功率放大电路
§ 5.1 功率放大电路的一般问题 § 5.3 乙类双电源互补对称功放电路 § 5.4 甲乙类互补对称功放电路 § 5.5 集成功率放大器
引言
多级放大电路:
几级放大电路的串联构成的电路
多极放大电路中，输出的信号往往需要送到 负载，去驱动一定的装置，或驱动执行装置， 通常采用的就是功率放大电路。
引言
本章的主要内容就是由晶体管BJT组成的 功率放大电路。
前面所讨论的放大电路主要用于增强电压 幅度或电流幅度，因而相应地称为电压放大 电路或电流放大电路。强调的是不同的输出量。
2020/5/16
5
§ 5.1 功率放大电路的一般问题
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。
T2 RL
-VCC
甲乙类双电源互补对称功放电路OCL
1.克服交越失真的措施：
+VCC
电路中增加 R1、D1、D2、R2
R1
T1
支路
D1
静态时: T1、T2两管发射 结电位分别为二极管
D1、 D2的正向导通压 降，致使两管均处于
微弱导通状态.
vi D2 R2
VL iL T2 RL
在负载上静态时电流为零，电压为零。 -VCC
集成功放LM384： 生产厂家：美国半导体器件公司 电路形式：单电源 输出功率：8负载上可得到5W功率 电源电压：最大为28V
集成功放 LM384管脚说明:
14 -- 电源端（ Vcc）
3、4、5、7 -- 接地端（ GND） 10、11、12 -- 接地端（GND）
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指能够将输入信号的功率放大的电路。
在现代电子设备中，功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理，帮助读者更好地理解其工作原理。
首先，功率放大电路的基本结构包括输入端、输出端和放大器。
输入端接收输入信号，经过放大器放大后，输出到输出端。
放大器是功率放大电路的核心部件，它能够将输入信号的功率放大到一定的水平，以满足实际应用的需求。
在功率放大电路中，放大器通常采用晶体管、场效应管等器件。
这些器件能够根据输入信号的变化，控制电流或电压的变化，从而实现对输入信号的放大。
在放大器中，通常还会加入负载电阻、耦合电容等元件，以提高放大器的稳定性和线性度。
功率放大电路的工作原理可以通过以下步骤来解释，首先，输入信号经过输入端进入放大器，放大器根据输入信号的变化，控制输出端的电流或电压变化；其次，输出端的信号经过负载电阻等元件，最终输出到外部电路。
在这个过程中，放大器起到了将输入信号功率放大的作用。
在实际应用中，功率放大电路通常需要满足一定的性能要求，比如输出功率、频率响应、失真度等。
为了实现这些性能要求，设计功率放大电路需要考虑放大器的工作点、负载匹配、反馈电路等因素。
通过合理的设计，可以使功率放大电路达到较好的性能指标。
除了单级功率放大电路外，还有级联放大、并联放大等多种功率放大电路结构。
这些结构能够根据实际应用的需求，灵活地组合使用，以满足不同的功率放大要求。
总的来说，功率放大电路是现代电子设备中不可或缺的部分，它能够将输入信号的功率放大到一定水平，满足实际应用的需求。
通过合理的设计和优化，可以使功率放大电路达到较好的性能指标，为各种电子设备的正常工作提供保障。
综上所述，功率放大电路的工作原理是基于放大器对输入信号功率的放大，通过合理的设计和优化，能够实现对输入信号的有效放大，满足实际应用的需求。
希望本文能够帮助读者更好地理解功率放大电路的工作原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
第5讲-功率放大电路
5.4 实际功率放大电路分析
5.4.4 功率放大器应用中的几个问题
在功率放大器的实际工作中，为了电路特别是功放管的安 全，有一些问题应当引起注意。 1.供放管放热
通常的散热措施是给功放管加装散热片，在功放电路中， 尤其是中、大功率的功放电路中，必须按照要求给功放管加散 热片（板）。 2.功放管的二次击穿
功放电路的最大不失真输出功率，是指在正弦信号输入 下，失真不超过额定要求时，电路输出的最大信号功率，用放
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5.2 甲类功率放大电路
大电路的最大输出电压有效值和最大输出电流有效值的乘积来 表示。 2）效率η
功率放大器的效率是指负载得到的信号功率和电源供给的 功率之比。 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PT。
第5章 功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 甲类功率放大电路 5.3 互补对称功率放大电路 5.4 实际功率放大电路分析
5.1 功率放大电路概述
5.1.1 功率放大电路的特点
1.要求输出足够大的功率 所谓最大输出功率是指在输入正弦波信号下，输入波形不
超过规定的非线性失真指标时，功放电路最大输出电压和最大 输出电流有效值的乘积，其表达式为Pomax=IomUom 2.效率要高
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5.4 实际功率放大电路分析
在大电压大电流情况下工作的功放管，要设法避免或减少 二次击穿的发生，缩短一二次击穿的时间，其主要措施是：通 过增大管子的功率容量、改善管子的散热状况等保证管子工作 在安全区之内；避免由电源剧烈波动、输入信号突然加强以及 负载开路、短路等原因引起的过流和过压现象；在负载两端并 联保护二极管，防止感性负载造成功率管过压或过流，在功放 管的C、E端并联稳压管可吸收瞬时过电压。 3.功放管的过压过流保护
5、功率放大器保护电路
作用：
①防止在强信号输入或输出负载短路时，大电流烧坏功放输出管。
②防止在强信号输入或开机、关机时，大电流冲击而损坏扬声器。
1）．保护电路的类型
常用的电子保护电路有：
①切断负载式；
②分流式；
③切断信号式；
④切断电源式。
2）．保护电路的工作原理
（1）切断负载式保护电路工作原理：
电路主要由过载检测及放大电路、继电器两部分所组成。
当放大器输出过载或中点电位偏离零点较大时，过载检测电路输出过载信号，经放大后启动继电器动作，使扬声器回路断开。
（2）分流式保护电路的工作原理：
是在输出过载时，由过载检测电路输出过载信号，控制并联在两只功放管基极之间的分流电路，使其内阻减小，分流增加，减小了大功率管输出电流，保护了功放管和扬声器。
（3）切断信号式和切断电源式保护电路的工作原理：
这二种电路与前两种方式基本相同，不同的只是用过载信号去控制输入信号控制电路或电源控制电路，切断输入信号或电源。
切断信号式只能抑制强信号输入引起的过载，对其他原因导致的过载则不具备保护能力；切断电源式这种保护方式对电路的冲击较大，因此，这两种保护电路在实际中使用得较少。
3）. 保护电路实例（桥式检测切断负载式保护电路）
该电路针对OCL电路输出中点电压失调而设计，可同时保护两个声道，并且有开机延时保护功能。
L端接左声道输出，R端接右声道输出，两路信号通过R1，R2在①点混合。
R1，R2和C1，C2组成低通滤波器，VD1～VD4组成射极耦合稳态继电器驱动电路。
JR，JL是继电器的两组常闭触点。
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%，
第5章 功率放大电路
集电极电 流波形
QA
ICQ
=2
uCE
0
2 ωt
(2) 乙类放大电路 静态工作点在截止区，如图5.1.3所示，静态集电极电流 为零，无静态功耗，但输出波形严重失真。 iC 特点 集电极电 流波形 iC2 a. 静态功耗 =π
PC U CEQ I CQ 0
b. 能量转 换效率高
QA
0 uCE
给功率管（T1和T2）一定的直流偏置，使其工作于微 导通状态，即甲乙类工作状态。 U CC (1) 甲乙类互补推挽电路 a. 利用二极管提供偏压 电路如图5-6所示 二极管提供偏 压，使T1、T2 呈微导通状态
2 U CC 4 PT1(U om U CC ) ( ) 0.137Pom RL 4
这是不是最 在理想情况下（即无静态电流，忽略管子饱和压降）， 大的管耗呢？
2 1 U CCU om U om 求管耗的极值： PT 2 PT1 ( ) RL 4
令
dPT 1 2VCC U om 0 dU om RL π
uo
T2
RL
静态功耗为零
U CC
图5-2(a)乙类OCL功放电路原理图
b. ui >0 时 T1导通，T2截止
c. ui <0 时
T2导通，T1截止
输入信号ui
0 t
U CC
U CC
ui
0 t
T1
ic1
RL
ui
T2
电流io方向
ic 2
RL
uo
输入信号ui 电流io 方向
uo
uo≈ui
uo≈ui
5.2 乙类互补对称功率放大电路
第5章 功率放大电路
⒉ 电路计算
按乙类互补对称功放电路，但必须用VCC /2代替各 式中的VCC。
⒊ 调试方法
中点电压UA可调R1，功放管电流可调R4，但两者 互有牵连，反复调节2～3次，可满足要求。
5.2.3 OCL电路
双电源无输出电容互补对称电路。
⒈ 电路分析
⑴ V1V3、V2V4组成复合功放管； ⑵ R10R11V5组成恒压源， 提供功放管静态偏置； ⑶ V7V8组成差动输入级， 调节R6能调节中点电压； ⑷ V6管是驱动管； ⑸ R13C5组成自举电路； ⑹ R2C3R3组成电压串联(交流)负 反馈网络，调节R3可调节整个功
处在甲乙类状态下工作的三极管，
V1
其静态工作点的正向偏置电压很 小，两个管子在静态时处在微导 通的状态，当输入信号输入时，
V2
管子即进入放大区对输入信号进 行放大。处在甲乙类状态下工作 的互补功放电路如图所示。
图中的电阻R1和R2，二极管D1和D2分别组成三极管T1和T2的偏置电 路，用来消除交越失真。
因乙类放大器只在信号的半个周期内有功率输出，所以，该放大器有信号输 出 时，电源消耗的功率PE为电源电压和半波电流 即 的平均值的乘积，
由此可得，在理想的情况下，乙类放大器的能量转换效率η为
(3) 甲乙类工作状态
乙类放大器将静态工作点取在如图9-1-2所示的IC为零的Q点上，工作在这种 状态下的放大器虽然效率比较高，但在信号交接的时候会产生交越失真。为了消 除交越失真，将静态工作点的值取在如图9-1-3所示的Q点，具有这种工作点特性 的放大器称为甲乙类工作状态。
●
●
●
●
●
●
●
●
●
5.1 功率放大电路的基本概念
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，它可以将输入的信号放大到足够大的功率，以驱动输出负载。
在很多电子设备中，功率放大电路都扮演着非常重要的角色，比如音响设备、电视机、无线电设备等。
那么，功率放大电路是如何工作的呢？本文将从几个方面来介绍功率放大电路的工作原理。
首先，功率放大电路的基本结构是由输入端、放大器和输出端组成。
输入端接收来自信号源的微弱信号，放大器对这个信号进行放大处理，输出端将放大后的信号传送到负载上。
放大器是功率放大电路中最核心的部分，它的工作原理是利用电子元件的特性，将输入信号放大到所需的功率大小。
其次，功率放大电路的工作原理与放大器的工作原理有密切的关系。
放大器通常是由晶体管、场效应管、集成电路等元件构成的，它们通过控制输入信号的电压、电流来实现对信号的放大。
在功率放大电路中，放大器的工作原理是通过控制输入信号的幅值和频率，从而实现对信号功率的放大。
另外，功率放大电路的工作原理还与负载的特性有关。
负载是功率放大电路中的最终输出部分，它可以是喇叭、电动机、灯泡等。
在功率放大电路中，负载的特性会影响到放大器对信号的输出功率大小和稳定性。
因此，在设计功率放大电路时，需要充分考虑负载的特性，以保证输出信号的质量和稳定性。
最后，功率放大电路的工作原理还涉及到电路中的反馈机制。
反馈机制是指将部分输出信号反馈到输入端，以调节放大器的工作状态。
在功率放大电路中，反馈机制可以通过正反馈和负反馈来实现，它们可以影响到放大器的增益、频率响应和失真程度。
因此，在设计功率放大电路时，需要合理选择反馈方式，以达到最佳的放大效果。
综上所述，功率放大电路的工作原理涉及到输入端、放大器、输出端、负载和反馈机制等多个方面。
只有充分理解这些方面的工作原理，才能设计出高性能、稳定可靠的功率放大电路。
希望本文的介绍对读者有所帮助，谢谢！。
5-功率放大电路解析
功率放大电路：要求获得一定的不失真的输出功率
通常在大信号下工作，一般采用图解法进行分析。
讨论的问题是： ⑴要求输出功率尽可能大。 ⑵效率要高。 ⑶非线性失真要小。 ⑷要考虑功率管的散热问题
二、 功率放大电路提高效率的主要途径
放大电路的三种工作状态
甲类放大
vi
o
t
vi负半周时，T2导通，T1截止
vo
o
t
5.2.2 分析计算
（1）输出功率 Po（为有效值）
Po = Vo Io = Vom
2
Vom =
2 RL
Vom 2 2 RL
当管子饱和导通时，Vom= Vcc - VCES ≈ Vcc
最大输出功率 Pomax
) ES 2
(VCC 2RVLPCEoSma)x2
一。问题的提出
死区电压 T1
vi
vi
T2
+VCC
vo
iL RL
vo
-VCC 交越失真
二、克服交越失真的措施
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路 5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
1. 利用二极管进行偏置的双电源互补对称电路
T3组成前置放大级，
Re3
T1.T2组成互补输出级
vi
T3
静态时，在D缺1、点：D2电上位产难生调的压
Re
+Vcc
T1 +C
K
T2
VO RL
2 .带自举的单电源互补对称电路
T1导通时， vD= VC3 + vK
随着K点电位的升高，
D点电位自动升高。
C3 +
VC3 DRc3R3
功率放大器的设计要点与高频特性分析
功率放大器的设计要点与高频特性分析功率放大器是电子电路中常见的一种电子器件，用于将输入信号的功率放大到所需的输出功率。
在电子设备中，功率放大器的设计非常重要，因为它直接影响到设备的性能和效果。
本文将介绍功率放大器的设计要点，并对其高频特性进行分析。
一、功率放大器的设计要点1. 选择合适的功率管型号：在功率放大器的设计过程中，首先需要选择合适的功率管型号。
不同的功率管具有不同的工作特性和参数，如最大功率、频率响应、失真等。
设计者需要根据实际需求，选择适合的功率管型号。
2. 确定工作状态：在设计功率放大器时，需要确定工作状态。
功率放大器可以在不同的工作状态下工作，如A类、B类、AB类等。
每个工作状态都有其优缺点，需要根据实际需求和性能要求，选择合适的工作状态。
3. 确定电源电压：功率放大器的电源电压对输出功率和效果有着重要影响。
设计者需要根据实际需求和功率管的参数，合理选择电源电压，以确保功率放大器能够工作在最佳状态。
4. 确定输入输出阻抗：在功率放大器的设计中，输入输出阻抗的匹配是非常重要的。
匹配不良会导致信号反射和功率损失，影响功率放大器的效果。
设计者需要通过合适的匹配电路，确保输入输出阻抗的匹配。
二、功率放大器的高频特性分析功率放大器的高频特性分析是设计中的重要环节。
以下是几个常见的高频特性分析内容：1. 频率响应：功率放大器在不同频率下的增益和相位变化是需要关注的。
设计者需要通过测试或仿真，得到功率放大器在不同频率下的频率响应曲线，以评估其性能。
2. 频率稳定性：功率放大器的频率稳定性是指在不同工作频率下，输出功率和输出频率的稳定性。
设计者需要通过合适的电路设计和参数选择，确保功率放大器在工作频率范围内能够保持稳定的输出。
3. 带宽：功率放大器的带宽是指其能够放大信号的频率范围。
设计者需要根据实际需求和性能要求，选择合适的功率管和设计参数，以实现所需的带宽。
4. 谐波失真：功率放大器在放大信号时会产生谐波失真。
功率放大器电路图及其原理
一、O PA300放大电路OPA300放大电路功能说明：通过设定电阻R4=3R3 来设定该放大器的放大倍数为四倍，即Vout=(1+Rf / R) Vin ，将VCA810的输出信号放大到能满足检波需要的信号。
二、高栅负压的电子管功放电路图下图中R3既是前级的直流负载电阻。
又是给后级提供栅负压的偏值电阻。
它适用于栅负压较高的功率管制作的功放电路。
电路比较简单。
电路中两个竹子的灯丝接地端。
应接在各自阴极电阻的下端。
同样要求电源变压器有两个灯丝绕组，功率级与前级的灯丝分别供电。
电路是用6Pl做的实验，虽然栅负压较低，但工作很正常，说明电路是成功的。
同样要注意的是：一定要在插上前级管子后再开电源，否则不能加电。
三、推挽式功率放大级的正偏压电路此电路用EL34管。
在两只功放管阴极电路中串入一只50Ω左右的线绕电位器或半可变线绕电阻，中点接地即可。
调整电位器W使两管的阴极电压平衡、对称，再放音就会有出色的表现。
正偏压的方式也可以用在ABI类自给偏压的推挽式功率放大级中。
四、AD8656双运放芯片组成的接收放大电路使用AD8656双运放芯片组成接收放大电路。
该运放适合+2.7～+5.5 V电源电压供电，是具有低噪声性能的精密双运算放大器。
AD8656型CMOS放大器在满共模电压(VCM)范围内提供250 mV精密失调电压最大值，且在10 kHz处提供低电压噪声谱密度和0.008%的低真，无需外部三极管增益级或多个并行的放大器以减小系统噪声。
通过干电池提供3V单电源供电，接收放大电路如图2所示。
放大电路由AD8656进行两级放大，抵消线圈所感应到的信号电压幅值因距离的增加而产生的衰减，放大所接收到的微弱信号，增加无线传输距离。
系统接收电路经D8656放大后的输出电压输至单片机进行A/D转换，对数据进行编解码，而未采用检波解调电路，可有效简化电路结构。
五、高频信号放大电路的性能比较分析一、高频管(UHF)9018fTl00(MHz)的信号放大电路电视高频头输出的第一中频信号和音频信号通过高频管9018放大后也确有显效。
功率放大电路要点
功率放大电路要点对于功率放大电路设计，需要考虑以下几个要点：1.功率放大器的分类：根据输入输出信号类型、工作频率和功率级别等因素，功率放大器可以分为不同类型。
常见的功率放大器有A类、B类、AB类、D类和E类等，每一种都有不同的优势和应用场景。
2.选取放大器的工作方式：功率放大电路的工作方式决定了其电源效率和失真程度。
各种工作方式之间陷区权衡，需要根据具体应用的要求来选择。
例如，A类功率放大器具有低失真和线性增益特性，但电源效率低；D类功率放大器具有高效率，但在一些特定频率可能引入较高的失真。
3.输入和输出阻抗匹配：输入和输出端口的阻抗匹配是功率放大电路设计中一个重要的要点。
正确匹配可以最大限度地实现功率传输。
对于输入端口，通常需要使用耦合电容和电阻等元件来匹配输入信号源和放大器的阻抗；对于输出端口，需要考虑到负载阻抗与功率放大器输出阻抗之间的匹配。
4.稳定性和抑制振荡：功率放大电路设计时需要考虑到稳定性问题。
设计电路时需要保证负反馈回路稳定，避免产生自激振荡或引起不稳定的干扰，并采取相应的措施来抑制振荡，如增加稳定性补偿网络、减小输入电容、增加电源抗干扰等。
5.散热和功率损耗：功率放大电路在工作时会产生一定的功率损耗，这些损耗会被转化为热能。
因此，合理的散热设计十分重要。
散热系统需要能够有效地将热量传导到环境中，防止电路温度过高引起故障。
6.保护电路设计：对于功率放大器设计，需要考虑到一些保护电路的设计，以防止电路过载、过热等情况。
常见的保护电路有过载保护、过温保护、过电压保护等，可以有效地保护功率放大器和被驱动设备。
7.杂散信号和干扰：功率放大电路往往会引入杂散信号和干扰，如谐波失真、交调失真、噪声等。
设计时需要尽量减小这些杂散信号和干扰，以提高放大电路的性能。
总的来说，功率放大电路设计需要综合考虑信号特性、电源效率、负载特性、稳定性和保护等因素，以满足特定应用的要求。
在实际设计中，还需要根据具体应用场景来选择合适的放大器类型和相应的电路结构，以达到最佳的性能和可靠性。
功率放大电路
第六章功率放大电路多级放大电路(例如集成电路)的输出级通常要带上一定的负载,例如,使扬声器发声,推动电机旋转等,这就要求输出级电路不但要输出大幅度的电压,而且要输出大幅度的电流,即输出足够大的功率.这种向负载提供信号功率的放大电路称为功率放大电路,简称功放。
根据放大信号频率的高低，功放分为低频功放和高频功放，本章只讨论低频功放。
本章先介绍功放的特点、分类和主要性能指标，然后围绕功放的输出功率、效率和非线失真之间矛盾的解决措施，分析几种主要的功放电路，同时介绍了集成功放的应用。
第一节功率放大电路一、对功率放大电路的要求从能量控制的观点来看，功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别，但是功率放大电路和电压放大电路所要完成的任务是不同的。
电压放大电路的主要任务是把微弱的信号电压进行放大；而功率放大电路则不同，它的主要任务是不失真或失真较小地放大信号功率,通常在大倍状态下工作,讨论的主要技术指标是最大不失真输出功率、电源转换效率、功放管的极限参数及电路防止失真的措施。
针对功率放大电路的特点，对功率放大电路有以下几点要求。
1.要有尽可能大的输出功率为了获得足够大的输出功率，要求功放管的电压和电流都允许有足够大的输出幅度，因此功放管往往工作于接近极限状态，在工作时必须考虑功放管的极限参数U(BR)CEO、I CM和P CM。
2.电源转换效率要高任何放大电路的实质都是通过放大管的控制作用，把电源供给的直流功率转换为负载输出的交流功率，这就有一个如何提高能量转换效率的问题。
放大电路的效率是指负载获得的功率P o与电源提供的功率P V之比，用η表示，即η=P0/P V6-1对小信号的电压放大电路来讲，由于输出功率较小，电源提供的直流功率也小，效率问题也就不突出。
但对于功率放大电路来讲，由于输出功率较大，效率问题就显得突出了。
3.非线性失真要小由于功率放电路在大信号下工作，所以不可避免地会发生非线性失真，而且对于同一功率放大管，其输出功率越大，非线性失真往往越严重，这就使输出功率和非线性失真成为一对矛盾。
对功率放大电路的基本要求要点
R3 ui
由图可见，互补对称放大电
+UCC 路实际上是由两组射级输出 器组成的。所以，它还具有
T1
输入电阻高、输出电阻低的 特点。
D1 A + CL
D2
u0
T RL
R2
2
2、无输出电容（OCL）的互补对称放大电路
+UCC
R3
T1
ui
R1
D1 A
D2
RL
u0
T 2
R2
–UCC
复合管
ic=ic1+ic2= 1ib1+ 2ib2= 1ib1+ 2ie1 = 1ib1+ 2(1+ 1) ib1= (1+ 2 + 12 ) ib1 12 ib1
IC
iC
Q
O
UCE O
甲乙类工作状态
晶体管导通的时间大于 半个周期，静态IC 0，
t 一般功放常采用。
15.8.2 互补对称放大电路
互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本 形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由 于省去了变压器而被称为无输出变压器(Output Transformerless)电路，简称OTL电路。若互补对 称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为 无输出电容(Output Capacitorless)电路，简称 OCL电路。
uC
UCC 2
,
IC1 0， IC2 0
(3)动态时
设输入端在静态UCC/2基础上加入正弦信号。
输入交流信号ui的正半周
T1导通、T2截止； 同时给电容充电
T1 ic1 A + uo -
uo
输入交流信号ui的负半周 +
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主讲：宋文妙
PV =Po PT
2VCCVom RL
当 Vom VCC 时 4.效率
Pห้องสมุดไป่ตู้m
2 VCC 2 RL
Po Vom = PV 4 VCC
最高效率max： Vom VCC ， max 78.5 % 4
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三、功率BJT的选择
模拟电子—功率放大电路
二、甲乙类单电源互补对称电路
1、基本原理
•单电源供电；
R8 T1 R1 T3 R2 RW vi R6 T4 R5 T2 VP
主讲：宋文妙
+VCC
•输出加有大电容。
（1）静态偏置
C
vo
调整RW阻值的大小，
可使
1 VP VCC 2
RL
此时电容上电压
1 VC VCC 2
模拟电子—功率放大电路
模拟电子—功率放大电路
主讲：宋文妙
作业
5.2.2 5.2.3 5.3.1 5.3.3 5.3.5
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1.输出功率Po
主讲：宋文妙
Po =Vo Io
Vom
Vom 2 2 2 RL 2 RL Vom
最大不失真输出功率Pomax
Pom
(VCC VCES )2 VCC2 2 RL 2 RL
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2.管耗PT 一个管子的管耗
vo 1 π PT1 = (VCC vo ) d( t ) 0 2π RL
最大管耗： PT1max
1 VCC 0.2 Pom RL
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2. 功率BJT的选择 （1） PCM PT1max ≈0.2Pom (2) ic1 VCC T1
主讲：宋文妙
V( BR )CEO 2VCC
vi
vo
T2 RL ic2 -VCC iL
(3) 最大集电极电流ICM>VCC/RL。
vo
iL
T1导通，T2截止 iL= ic1 ;
ic2
-VCC
vi 0V T1截止，T2导通 iL=ic2 T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。
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二、分析计算（设vi为正弦波）
iC1
主讲：宋文妙
Q
VCES
VCES
VCC
vCE
Vom
iC2
负载上的最大不失真电压为Vom=VCC- VCES
vi
主讲：宋文妙
+VCC
T1
VCE2 VBE2
R1 R2 R2
T3
R1 T4
合理选择R1、R2，b3、b5间可 得到 VBE2 任意倍的电压。 T3、T4、T5、T6： 复合管构成互补对称功放 输出级中的T4、T6均为NPN型 晶体管，两者特性容易对称。
T2
R2 T5 R3 T6 RL
vo
-VCC
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主讲：宋文妙
5.1
功率放大电路的一般问题
5.2
5.3
乙类双电源互补对称功率放大电路
甲乙类互补对称功率放大电路
模拟电子—功率放大电路
主讲：宋文妙
什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大后，
往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动 作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。 能输出较大功率的放大器称为功率放大器
主讲：宋文妙
iC
IC Q
Q3 VCC
vCE
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主讲：宋文妙
5.2
一、电路组成
乙类互补对称功率放大电路
ic1 VCC
T1 vi T2 RL
互补对称：电路中采用两个晶 体管：NPN、PNP各一支； 两管特性一致，组成互补对 称式射极输出器。
静态时： vi = 0V ic1、ic2均=0（乙类） vo = 0V 动态时： vi > 0V
1.最大管耗和最大输出功率的关系
主讲：宋文妙
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
1 VCCVom Vom 管耗： PT1 = ( ) RL 4
用PT1对Vom求导，并令导数=0，得出：
2
dPT 1 1 VCC Vom ( )0 dVom RL 2
2
即：Vom
2VCC
vi
T1
D1
D2
ic1
vo T2 iL
RL
动态时：
设 vi 加入正弦信号。正半周 T2 截止，T1 基极电位进一步 提高，进入良好的导通状态； 负半周T1截止，T2 基极电位 进一步降低，进入良好的导 通状态。
Rc3
ic2
- VCC
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带复合管的OCL互补输出功放电路： T1：电压推动级（前置级） T2、R1、R2：VBE扩大电路
2. 带自举电路的单电源功放
C1、R7为自举电路
1 VP VCC 2 C1充电后，其两端有 一固定电压 动态时
R7
主讲：宋文妙
静态时
R8
C1 R1 T3 R2 RW vi R6
+ VCC T1 VP C v0
由于C1很大，两端电 压基本不变，使C1上 端电位随输出电压升 高而升高。保证输出
T2
T4
主讲：宋文妙
（1）功率尽可能大：为了获得大的功率输出，要求功放管的 电压和电流都有足够大的输出幅度，因此管子往往在接近极限 运用状态下工作。
Po Vo Io
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主讲：宋文妙
（2）效率要高：所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供
给的直流功率的比值。它代表了电路将电源直流能量转换为输出交流 能量的能力.
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3. BJT的几种工作状态
主讲：宋文妙
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
IC Q
Q1
VCEQ
vCE
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乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内导通。 iC
主讲：宋文妙
IC Q
VCC vCE
Q2
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甲乙类：介于两者之间，导通角大于180°
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主讲：宋文妙
5.3
甲乙类互补对称功率放大电路
VCC T1
乙类互补对称功放的缺点 存在交越失真 vi ic1
t
vo
交越失真
vi
vo
T2 RL
ic2 iL
t
-VCC
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一、甲乙类双电源互补对称电路
+VCC
Re3
主讲：宋文妙
静态时:
T1、T2两管发射结电压分别为 二极管D1、 D2的正向导通压 降，致使两管均处于微弱导通 状态——甲乙类工作状态。
（2）动态分析 vi负半周时， T1导通、T2截止； vi正半周时， T1截止、T2导通。 （电容起到了负 电源的作用）
RW vi T4 R8
主讲：宋文妙
+VCC
T1 R1 T3 R2 T2
VP
C
vo
RL
R6
R5
此电路存在的问题： 输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。
模拟电子—功率放大电路
Po η PV
Po: 负载上得到的交流信号功率。
PV ：电源提供的直流功率。
（3）失真要小：功率放大电路是在大信号下工作，所以不可避免地
会产生非线性失真，这就使输出功率和非线性失真成为一对主要矛盾。
（4）散热要好：在功率放大电路中，有相当大的功率消耗在管子
的集电结上，使结温和管壳温度升高。为了充分利用允许的管耗而使 管子输出足够大的功率，放大器件的散热就成为一个重要问题。
主讲：宋文妙
Vomsin t 1 π (VCC Vomsin t ) d( t ) 0 2π RL
1 VCCVom Vom 2 ( ) RL 4
两管管耗：
PT =2PT1
2 VCCVom Vom 2 ( ) RL 4
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3.直流电源供给的功率PV
例： 扩音系统
信 号 提 取
电 压 放 大
功 率 放 大
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主讲：宋文妙
5.1
功率放大电路的一般问题
1.功率放大电路与电压放大电路的区别 (1).本质相同 电压放大电路或电流放大电路：主要用于增强电压幅度或电流幅度。
功率放大电路: 主要输出较大的功率。 但无论哪种放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电 流和功率，从能量控制的观点来看，放大电路实质上都是能量 转换电路。 (2).任务不同 电压放大电路：主要任务是使负载得到不失真的电压信号。输出的
功 率并不一定大。在小信号状态下工作. 功率放大电路：主要任务是使负载得到不失真（或失真较小）的输 出功率。在大信号状态下工作。
模拟电子—功率放大电路
(3).指标不同 电压放大电路：主要指标是电压增益、输入和输出阻抗. 功率放大电路：主要指标是功率、效率、非线性失真。
(4).研究方法不同 电压放大电路：图解法、微变等效电路法 功率放大电路：图解法。 2.功率放大电路的特殊问题
R5
RL
幅度达到VCC/2。
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主讲：宋文妙
本章小结
1．功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输 出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功 率和效率。 2．为了提高效率，在功率放大器中， BJT常工作在乙类和甲 乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放 大器理论上的最大输出效率可以达到78.5％。 3．互补对称功率放大器的几种主要结构： OCL（双电源）——乙类、甲乙类。 OTL（单电源）——乙类、甲乙类。 4．随着半导体工艺、技术的不断发展，输出功率几十瓦以上 的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率VMOS管的出现， 也给功率放大器的发展带来了新的生机。