功率放大电路课件
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2020/7/3 2020/7/3
有时用半导通角φ
7
复习：R的电源供给功率图-----耗能元件
p u,i p
2020/7/3
P
Pm=U mIm
P=
1 2
P
m=UI
0
t
i
u
p 2Usi nt 2Isi nt2UsIi2nt
U(1Ico2st)0
8
复习：L 的电源供给功率图-----P=0，储能元件
uCE / V
t
IB /A Q′
Q
Q″
0 t
0
0.70 0.72 0.74
甲类： = 360° 乙类： UBE/ V = 180° 甲uBE乙/ V 类：180°< < 36 丙类： < 180°
t
甲类的输出特性
2020/7/3
思考：图中那些曲线应该用虚线表示
11
输出波形示意图
不同状态本质：静态工作点不同，--------静态偏置不同
• 主要技术指标
（1）最大输出功率Pom ：在电路参数确定的情况下负载 可能获得的最大交流功率。
（2）转换效率 ：最大输出功率与电源提供的功率之比，
即 •
分析方法=Pom/PV
工作于大信号状态，功放管的非线性不可忽略，宜采用 图解分析法。
思考题：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？
三极管根据正弦信号整
采用甲乙类工作状态最
个周期内的导通情况，可 合适，因为甲类效率太低，
分为几个工作状态：
丙类失真太大，乙类会产
甲类： = 360°max50% 生交越失真。
乙类： = 180°max78.5% 思考题：功放中的功放管
甲乙类：180°< < 360°
采用哪种工作状态最合适？
丙类： < 180°
功率放大电路
8.1 功率放大电路的一般问题 8.2 射极输出器——甲类放大的实例 8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
2020/7/3
1
内容简介
本章主要讲述功率放大电路的基本原 理和基本分析方法。重点掌握功率放大电 路的有关基本概念：晶体管的甲类、乙类 和甲乙类工作状态，最大输出功率，转换 效率，交越失真等；掌握OCL的工作原理， 并估算最大输出功率和效率；正确理解功 率放大电路的组成原则，了解功放管的选 择方法。
uCE
O
uCE
(b)
(c)
图
（a） 甲类; （b） 乙类; （c） 甲乙类
10 2020/7/3
甲乙丙状态的转移特性
iC / mA 2 .9 2 1 .1
0
iC / mA 4A
iB /A
3
Q′ 60A
60
2
Q 40A
40
1
0 t
0
Q″2 0A
20
IB＝ 0
B
Βιβλιοθήκη Baidu
0
5 10 15 20 UCE / V
5.5 10 14.5
pui 2Usint(12) 2Isi nt 2UcIostsi ntUsIi2ntI2XLsi2nt
p i， u
p
i
u
＋
＋
0 －
t －
T
T
T
T
4
4
4
4
9
2020/7/3
甲、乙类、甲乙类示意图
iC
Q
iC
(iCa )
本质： 静态工作点不同，-------偏置不同
u CE
Q
iB＝ 0
Q iB＝ 0
O
16
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
13
几类放大器的特点
甲类放大器的工作点设置在放大区的中间, 这种电路 的优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态, 输出信号失真较小（前面讨论的电压放大器都工作在这种 状态）, 缺点是三极管有较大的静态电流ICQ , 这时管耗PC大, 电路能量转换效率低。
乙类放大器的工作点设置在截止区, 这时, 由于三极 管的静态电流ICQ =0, 所以能量转换效率高, 它的缺点是只能 对半个周期的输入信号进行放大, 非线性失真大。
12 2020/7/3
四类电路的效率示意图
4. 分类
★★由图知：黄色为电源输出平均功率，四类电路 静态（平均）功耗逐步减小，效率提高。
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
2020/7/3
(d)丙类 class-C amplifier
无本质的区别，都是能量的控制与转换。不同之处在于，
各自追求的指标不同：电压放大电路追求不失真的电压放
大倍数；功率放大电路追求尽可能大的不失真输出功率和
转换效率。
2020/7/3
如：企业与学校，都有“产品”，目标不5 同
2. 功率放大电路提高效率的主要途径
➢ 降低静态功耗，即减小静态电流。 四种工作状态
甲乙类放大电路的工作点设在放大区但接近截止区, 即三极管处于微导通状态, 这样可以有效克服乙类放大电路 的失真问题, 且能量转换效率也较高, 目前使用较广泛。
14 2020/7/3
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
简化电路
带电流源详图的电路图
特点：电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功
率增益，输出电阻小，带负载能力强。
2 2020/7/3
8.1 功率放大电路的一般问题
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 2. 功率放大电路提高效率的主要途径
2020/7/3
3
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
(1) 功率放大电路的主要特点 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的
的放大电路。因此，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。
2020/7/3
vO(vI 0.6)V
15
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
电压与输入电压的关系 vO(vI 0.6)V
设T1的饱和压VCES≈0.2V vO正向振幅最大值
VomVCC0.2V
vO负向振幅最大值 若T1首先截止
Vom IBiARSL
若T3首先出现饱和
VomVEE0.2V
2020/7/3
根据正弦信号整个周期内 三极管的导通情况划分
甲类：一个周期内均导通 乙类：导通角等于180° 甲乙类：导通角大于180° 丙类：导通角小于180°
2020/7/3
6
工作状态分析
P0 P0
PD PC P0
消耗在功放管的静态功耗。
提高功放效率的根本途径是减小有
源器件（功放管）的静态功耗。
2. 晶体管的工作状态
一般直接驱动负载，带载能力要强。
(2) 要解决的问题
➢ 提高效率 ➢ 减小失真
（1）在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的输 出功率（P0大时，效率影响大）；
（2）工作于大信号状态容易产生非线性失真。
➢ 管子的保护
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（3）管子工作在接近极限状态。有时是双重保护，
也保护使用者。
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指标
有时用半导通角φ
7
复习：R的电源供给功率图-----耗能元件
p u,i p
2020/7/3
P
Pm=U mIm
P=
1 2
P
m=UI
0
t
i
u
p 2Usi nt 2Isi nt2UsIi2nt
U(1Ico2st)0
8
复习：L 的电源供给功率图-----P=0，储能元件
uCE / V
t
IB /A Q′
Q
Q″
0 t
0
0.70 0.72 0.74
甲类： = 360° 乙类： UBE/ V = 180° 甲uBE乙/ V 类：180°< < 36 丙类： < 180°
t
甲类的输出特性
2020/7/3
思考：图中那些曲线应该用虚线表示
11
输出波形示意图
不同状态本质：静态工作点不同，--------静态偏置不同
• 主要技术指标
（1）最大输出功率Pom ：在电路参数确定的情况下负载 可能获得的最大交流功率。
（2）转换效率 ：最大输出功率与电源提供的功率之比，
即 •
分析方法=Pom/PV
工作于大信号状态，功放管的非线性不可忽略，宜采用 图解分析法。
思考题：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？
三极管根据正弦信号整
采用甲乙类工作状态最
个周期内的导通情况，可 合适，因为甲类效率太低，
分为几个工作状态：
丙类失真太大，乙类会产
甲类： = 360°max50% 生交越失真。
乙类： = 180°max78.5% 思考题：功放中的功放管
甲乙类：180°< < 360°
采用哪种工作状态最合适？
丙类： < 180°
功率放大电路
8.1 功率放大电路的一般问题 8.2 射极输出器——甲类放大的实例 8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路 8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
2020/7/3
1
内容简介
本章主要讲述功率放大电路的基本原 理和基本分析方法。重点掌握功率放大电 路的有关基本概念：晶体管的甲类、乙类 和甲乙类工作状态，最大输出功率，转换 效率，交越失真等；掌握OCL的工作原理， 并估算最大输出功率和效率；正确理解功 率放大电路的组成原则，了解功放管的选 择方法。
uCE
O
uCE
(b)
(c)
图
（a） 甲类; （b） 乙类; （c） 甲乙类
10 2020/7/3
甲乙丙状态的转移特性
iC / mA 2 .9 2 1 .1
0
iC / mA 4A
iB /A
3
Q′ 60A
60
2
Q 40A
40
1
0 t
0
Q″2 0A
20
IB＝ 0
B
Βιβλιοθήκη Baidu
0
5 10 15 20 UCE / V
5.5 10 14.5
pui 2Usint(12) 2Isi nt 2UcIostsi ntUsIi2ntI2XLsi2nt
p i， u
p
i
u
＋
＋
0 －
t －
T
T
T
T
4
4
4
4
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2020/7/3
甲、乙类、甲乙类示意图
iC
Q
iC
(iCa )
本质： 静态工作点不同，-------偏置不同
u CE
Q
iB＝ 0
Q iB＝ 0
O
16
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
13
几类放大器的特点
甲类放大器的工作点设置在放大区的中间, 这种电路 的优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态, 输出信号失真较小（前面讨论的电压放大器都工作在这种 状态）, 缺点是三极管有较大的静态电流ICQ , 这时管耗PC大, 电路能量转换效率低。
乙类放大器的工作点设置在截止区, 这时, 由于三极 管的静态电流ICQ =0, 所以能量转换效率高, 它的缺点是只能 对半个周期的输入信号进行放大, 非线性失真大。
12 2020/7/3
四类电路的效率示意图
4. 分类
★★由图知：黄色为电源输出平均功率，四类电路 静态（平均）功耗逐步减小，效率提高。
(a)甲类 class-A amplifier
(b)乙类 class-B amplifier
(c)甲乙类 class-AB amplifier
2020/7/3
(d)丙类 class-C amplifier
无本质的区别，都是能量的控制与转换。不同之处在于，
各自追求的指标不同：电压放大电路追求不失真的电压放
大倍数；功率放大电路追求尽可能大的不失真输出功率和
转换效率。
2020/7/3
如：企业与学校，都有“产品”，目标不5 同
2. 功率放大电路提高效率的主要途径
➢ 降低静态功耗，即减小静态电流。 四种工作状态
甲乙类放大电路的工作点设在放大区但接近截止区, 即三极管处于微导通状态, 这样可以有效克服乙类放大电路 的失真问题, 且能量转换效率也较高, 目前使用较广泛。
14 2020/7/3
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
简化电路
带电流源详图的电路图
特点：电压增益近似为1，电流增益很大，可获得较大的功
率增益，输出电阻小，带负载能力强。
2 2020/7/3
8.1 功率放大电路的一般问题
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 2. 功率放大电路提高效率的主要途径
2020/7/3
3
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
(1) 功率放大电路的主要特点 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的
的放大电路。因此，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。
2020/7/3
vO(vI 0.6)V
15
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
电压与输入电压的关系 vO(vI 0.6)V
设T1的饱和压VCES≈0.2V vO正向振幅最大值
VomVCC0.2V
vO负向振幅最大值 若T1首先截止
Vom IBiARSL
若T3首先出现饱和
VomVEE0.2V
2020/7/3
根据正弦信号整个周期内 三极管的导通情况划分
甲类：一个周期内均导通 乙类：导通角等于180° 甲乙类：导通角大于180° 丙类：导通角小于180°
2020/7/3
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工作状态分析
P0 P0
PD PC P0
消耗在功放管的静态功耗。
提高功放效率的根本途径是减小有
源器件（功放管）的静态功耗。
2. 晶体管的工作状态
一般直接驱动负载，带载能力要强。
(2) 要解决的问题
➢ 提高效率 ➢ 减小失真
（1）在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的输 出功率（P0大时，效率影响大）；
（2）工作于大信号状态容易产生非线性失真。
➢ 管子的保护
2020/7/3
（3）管子工作在接近极限状态。有时是双重保护，
也保护使用者。
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指标