第五章 功率放大电路
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vo 1 π P = (VCC − vo ) d(ω t ) T1 0 π 2 RL
∫
V sinωt 1 π (VCC −Vomsinωt ) om d(ω t ) = 2 0 RL π
∫
1 π VCCVom Vom = ( sinωt − sin 2ωt) d(ω t) 2π ∫0 RL RL
1 VCCVom Vom ( ) = − π RL 4
2
第五章
功率放大电路
基本要求
熟练掌握功率放大电路的工作原 输出功率和效率的估算， 理，输出功率和效率的估算，理解交 越失真的概念。 越失真的概念。
5.1 功率放大电路的一般问题 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
甲乙类双电源互补对称电路 甲乙类单电源互补对称电路
*5.4 集成功率放大器 5.5 功率器件
2. 工作原理
两个三极管在信号的 两个三极管在信号的正、 负半周轮流导通， 负半周轮流导通，使负载得到 一个完整的波形。 一个完整的波形。 导通关系：导通时一定是 结正偏时 导通关系：导通时一定是e结正偏时
vi+→T1导（T2止）→vo+ vi-→T2导（T1止）→vo-
3. 分析计算
静态： 静态：IB1=IB2=0 无偏置 IC1=IC2=0 IC=βIB=0 支路静态电流=0 =0） VCE1=VCE2=VCC （∵RL支路静态电流=0） 动态：最大变化范围2I 动态：最大变化范围2ICM vCE的变化范围 2（VCC-VCES）=2Vcem=2IcmRL 忽略V 忽略VCES 则Vcem=IcmRL≈VCC
Fra Baidu bibliotek
5.1 功率放大电路的一般问题
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， 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。 压和电流。 管子工作在接近极限状态。 • 一般直接驱动负载，带载能力要强。 一般直接驱动负载，带载能力要强。 2. 要解决的问题 F 提高效率 3. 提高效率的途径
F 降低静态功耗，即减小静态电流。 降低静态功耗，即减小静态电流。 F 减小失真 F 管子的保护
# 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？ 有本质上的区别吗？
4. 三种工作状态
三极管根据正弦信号整 个周期内的导通情况 ， 可 分为几个工作状态： 分为几个工作状态： 甲类： 甲类：一个周期内均导通 乙类：导通角等于180° 乙类：导通角等于 ° 甲乙类：导通角大于180° 甲乙类：导通角大于 °
VBE可认为是定值 R1、R2不变时，VCE也 不变时， 是定值，可看作是一个直流 是定值， 电源
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
这种电路的输出通过C与负载 相耦合，而不用变压器， 这种电路的输出通过 与负载RL相耦合，而不用变压器， 与负载 因而称为OTL电路 因而称为 电路
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
丙类：导通角小于180° 丙类：导通角小于 °
# 用哪种组态的电路作功率放大电路最合适？ 用哪种组态的电路作功率放大电路最合适？
4. 三种工作状态
1）甲类（A类）:（在一个周期内iC>0） 甲类（ 在一个周期内i >0） 特点：缺点：静态时I η↓。 特点：缺点：静态时IC↑PT功耗↑η↓。 2）甲乙类:（有半个周期以上iC>0） 甲乙类: 有半个周期以上i >0） 特点： ↓η↑，缺点：失真。 特点：IC↓PT↓η↑，缺点：失真。 3）乙类:（只有半个周期iC>0） 乙类: 只有半个周期i >0） 特点： 特点：IC=0，PT↓η↑，缺点：严重失真 。 ， ↓η↑，缺点：
P π Vom η= o = ⋅ P 4 VCC V
当 Vom ≈ VCC 时， η =
π
4
≈ 78.5%
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类互补对称电路存在的问题
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
1. 静态偏置 可克服交越失真 2. 动态工作情况
二极管等效为恒压模型
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
1. 静态偏置
调整R 调整 1、R2阻值 的大小， 的大小，可使
此时电容上电压
1 VK = VCC 2
1 VC = VCC 2
2. 动态工作情况
输出级的输入信号为T 的输出信号v 当T3加vi后，输出级的输入信号为 3的输出信号 o3。
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
2. 动态工作情况
vi-→vo3+→T1导→有ic1→vo+， 同时给C 同时给C充电最大至 VC=VCE1=VCE2= 1 VCC vi+→vo3-→T2导→有ic2→vo-， 同时C放电，时间常数R 同时C放电，时间常数RLC>>T 周期信号，放电慢。选择C 周期信号，放电慢。选择C时， 应满足C>（ 应满足C>（5～10）/2πfLRL， C> 10） 为下限频率）。 （fL为下限频率）。
end
5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
1. 电路组成
• 由一对NPN、PNP特性相同 、 由一对 特性相同 的互补三极管组成，采用正、 的互补三极管组成，采用正、负 双电源供电。 双电源供电。这种电路也称为 OCL互补功率放大电路。 互补功率放大电路。 互补功率放大电路
5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
2
2
两管管耗
2 VCCVom Vom PT = PT1 + PT2 = ( ) − RL π 4
2
3. 分析计算
（3）电源供给的功率 V ）电源供给的功率P
2 CCVom V PV = P + PT = o πRL
2 VCC 当 Vom ≈ VCC 时， P = ⋅ Vm π RL
2
（4）效率η ）
3. 分析计算
•（1）输出功率 o（有效值） （ ）输出功率P 有效值）
P =Vo Io = o Vom Vom ⋅ = 2 2 ⋅ RL 2RL
2
Vom
2
2 2 1 Vom 1 Vcem 1 VCC P = ⋅ = ⋅ ≈ ⋅ om 2 RL 2 RL 2 RL
3. 分析计算
（2）管耗 T ）管耗P •单个管子在半个周期内的管耗 单个管子在半个周期内的管耗
∫
V sinωt 1 π (VCC −Vomsinωt ) om d(ω t ) = 2 0 RL π
∫
1 π VCCVom Vom = ( sinωt − sin 2ωt) d(ω t) 2π ∫0 RL RL
1 VCCVom Vom ( ) = − π RL 4
2
第五章
功率放大电路
基本要求
熟练掌握功率放大电路的工作原 输出功率和效率的估算， 理，输出功率和效率的估算，理解交 越失真的概念。 越失真的概念。
5.1 功率放大电路的一般问题 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
甲乙类双电源互补对称电路 甲乙类单电源互补对称电路
*5.4 集成功率放大器 5.5 功率器件
2. 工作原理
两个三极管在信号的 两个三极管在信号的正、 负半周轮流导通， 负半周轮流导通，使负载得到 一个完整的波形。 一个完整的波形。 导通关系：导通时一定是 结正偏时 导通关系：导通时一定是e结正偏时
vi+→T1导（T2止）→vo+ vi-→T2导（T1止）→vo-
3. 分析计算
静态： 静态：IB1=IB2=0 无偏置 IC1=IC2=0 IC=βIB=0 支路静态电流=0 =0） VCE1=VCE2=VCC （∵RL支路静态电流=0） 动态：最大变化范围2I 动态：最大变化范围2ICM vCE的变化范围 2（VCC-VCES）=2Vcem=2IcmRL 忽略V 忽略VCES 则Vcem=IcmRL≈VCC
Fra Baidu bibliotek
5.1 功率放大电路的一般问题
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， 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。 压和电流。 管子工作在接近极限状态。 • 一般直接驱动负载，带载能力要强。 一般直接驱动负载，带载能力要强。 2. 要解决的问题 F 提高效率 3. 提高效率的途径
F 降低静态功耗，即减小静态电流。 降低静态功耗，即减小静态电流。 F 减小失真 F 管子的保护
# 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？ 有本质上的区别吗？
4. 三种工作状态
三极管根据正弦信号整 个周期内的导通情况 ， 可 分为几个工作状态： 分为几个工作状态： 甲类： 甲类：一个周期内均导通 乙类：导通角等于180° 乙类：导通角等于 ° 甲乙类：导通角大于180° 甲乙类：导通角大于 °
VBE可认为是定值 R1、R2不变时，VCE也 不变时， 是定值，可看作是一个直流 是定值， 电源
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
这种电路的输出通过C与负载 相耦合，而不用变压器， 这种电路的输出通过 与负载RL相耦合，而不用变压器， 与负载 因而称为OTL电路 因而称为 电路
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
丙类：导通角小于180° 丙类：导通角小于 °
# 用哪种组态的电路作功率放大电路最合适？ 用哪种组态的电路作功率放大电路最合适？
4. 三种工作状态
1）甲类（A类）:（在一个周期内iC>0） 甲类（ 在一个周期内i >0） 特点：缺点：静态时I η↓。 特点：缺点：静态时IC↑PT功耗↑η↓。 2）甲乙类:（有半个周期以上iC>0） 甲乙类: 有半个周期以上i >0） 特点： ↓η↑，缺点：失真。 特点：IC↓PT↓η↑，缺点：失真。 3）乙类:（只有半个周期iC>0） 乙类: 只有半个周期i >0） 特点： 特点：IC=0，PT↓η↑，缺点：严重失真 。 ， ↓η↑，缺点：
P π Vom η= o = ⋅ P 4 VCC V
当 Vom ≈ VCC 时， η =
π
4
≈ 78.5%
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类互补对称电路存在的问题
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
1. 静态偏置 可克服交越失真 2. 动态工作情况
二极管等效为恒压模型
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
1. 静态偏置
调整R 调整 1、R2阻值 的大小， 的大小，可使
此时电容上电压
1 VK = VCC 2
1 VC = VCC 2
2. 动态工作情况
输出级的输入信号为T 的输出信号v 当T3加vi后，输出级的输入信号为 3的输出信号 o3。
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
2. 动态工作情况
vi-→vo3+→T1导→有ic1→vo+， 同时给C 同时给C充电最大至 VC=VCE1=VCE2= 1 VCC vi+→vo3-→T2导→有ic2→vo-， 同时C放电，时间常数R 同时C放电，时间常数RLC>>T 周期信号，放电慢。选择C 周期信号，放电慢。选择C时， 应满足C>（ 应满足C>（5～10）/2πfLRL， C> 10） 为下限频率）。 （fL为下限频率）。
end
5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
1. 电路组成
• 由一对NPN、PNP特性相同 、 由一对 特性相同 的互补三极管组成，采用正、 的互补三极管组成，采用正、负 双电源供电。 双电源供电。这种电路也称为 OCL互补功率放大电路。 互补功率放大电路。 互补功率放大电路
5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
2
2
两管管耗
2 VCCVom Vom PT = PT1 + PT2 = ( ) − RL π 4
2
3. 分析计算
（3）电源供给的功率 V ）电源供给的功率P
2 CCVom V PV = P + PT = o πRL
2 VCC 当 Vom ≈ VCC 时， P = ⋅ Vm π RL
2
（4）效率η ）
3. 分析计算
•（1）输出功率 o（有效值） （ ）输出功率P 有效值）
P =Vo Io = o Vom Vom ⋅ = 2 2 ⋅ RL 2RL
2
Vom
2
2 2 1 Vom 1 Vcem 1 VCC P = ⋅ = ⋅ ≈ ⋅ om 2 RL 2 RL 2 RL
3. 分析计算
（2）管耗 T ）管耗P •单个管子在半个周期内的管耗 单个管子在半个周期内的管耗