大学知识课件(作为考研考试参考)：第27讲 功率放大电路
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(模电)功率放大电路课件
VCC 2
(Uomax )2
Pomax
2 RL
VC2C 8RL
RW ui
max 78.5%
R6
R8 R1
R2 T4 R5
+ VCC
T1
T3
C UP
uO
T2 RL
5.4集成功率放大器LM386及其应用
• 1.LM386简介
• LM386是一种低电压通用型低频OTL集成功放。 该电路功耗低、允许的电源电压范围宽、通频 带宽、外接元件少, 广泛用于收录音机、对讲 机、电视伴音等系统中。输入端以地位参考， 同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在 6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得 LM386特别适用于电池供电的场合。
功率放大电路
5.1 概 述 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 LM386及其应用
5.1 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。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。由于功放属于大信号放大电路，故电路的动态分析方 法应采用图解法，而不再采用微变等效电路法。
• 2.LM386引脚图
• LM386的管脚排列如图所示, 为双列直插塑料封 装。 LM386有8个引脚，2、3脚分别为反相、同 相输入端; 4脚接地; 5脚为输出端; 6脚为电源端; 7脚为旁路端, 可外接旁路电容以抑制纹波; 1、8 脚为电压增益设定端。如果1、8两端之间接入不 同阻值的电阻和电容，即可得到20-200之间的电 压增益。
《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。
功率放大电路教学课件
此时的效率为多少?
3、乙类功放的失真及电路改进
R1 T1
··
Vi R2
T2
+EC
RL
四、无输出变压器的功率放大器
1、互补对称式OTL电路
B
+
Vi
－
+EC T1 A+
T2 RL
电路工作之前，调节电路参数使 VA = VB = 1/2 EC
可变电阻
典型的实用电路
VBE扩大电路
+EC R3
T1
R1
+ +
准互补对称式OTL电路 复合管的结构形式
c
b
T1
T2
e
c
T2
b
T1
e
c b
e
c b
e
c
T2
b
T1
e
c
b T1
T2
e
β≈β1β2
c b
e
c b
e
rbe ≈rbe1+ β1rbe2
准互补对称式OTL电路
+ 放大器
Vi
－
+EC
T1
T2
+
+
T3
T4 RL Vo
－
# OTL电路的指标计算和乙类推挽功放完全 一样，只须将变压器耦合中的EC换成1/2EC。
效率η→ηmax 负载上的信号功率与电源提供的直流功率之比。
额定功率下的失真度
提高输出功率和减小失真是一对矛盾。在音频和视频设 备中，对失真度要求较高；在继电器的推动电路中，只要求输 出较大的功率。
3、功放的特点（与电压放大器相比）
工作原理相同 功能不同
功率放大电路PPT课件
知识清单
知识清单
2.LM386
LM386是一种小功率音频放大器，它外接元件少，功耗低，频率响应范围宽等。电源电压
使用范围为4～16V。图3-4（a）为管脚功能图、图3-4（b）为典型应用电路。
知识点精讲
【知识点1】甲类功率放大电路的计算
【例1】已知某甲类功率放大电路的 = 12, = 30, = 8Ω，求输出功率 ，变压比
知识点精讲
【解】本题选B。
知识点精讲
下列描述OCL和OTL功放电路功能不正确的是
（ ）
A.都能实现功率放大功能，都能消除交越失真
B.OCL电路采用双电源，电路结构复杂，OTL功放电路结构简单，便于集成
C.OCL功放电路广泛应用于一些高级音响设备中
D.LM386集成功放的内部为OTL电路
【分析】乙类OCBiblioteka 和OTL功放电路都存在交越失真，但在对称的功放管前加上偏置电路，为功
内半周导通，半周截止。
（3）甲乙类:Q点位置略高于乙类，但低于甲类。当输入正弦信号时，功放管导通大于半
周。
知识清单
二、甲类功率放大电路
1.电路特点:非线性失真小，但静态电流较大，晶体管消耗的功率大，效率低。输入与输出
均采用变压器耦合，输出变压器的作用一方面隔断直流耦合交流，另一方面变换阻抗，使负载
采用一个正电源和一个负电源供电，发射极输出，直接耦合。
2.输出功率
1 2
≈
/
2
3.实用电路为克服交越失真，电路需设置静态工作点，使功放管处于微导通状态。选用功放管
时，极限参数应满足:
> 2 , >
, > 0.2
功率放大电路PPT课件
在 vom2Vcc0.6V 4cc 处，将Vom=0.64VCC代入PT表达
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
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。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
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。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
《功率放大电路》PPT课件
V1 基极电位进一步提高，进 入良好的导通状态；
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，进入
良好的导通状态。从而克服
死区电压的影响，去掉交越
失真。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
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” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
ie1
(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，进入
良好的导通状态。从而克服
死区电压的影响，去掉交越
失真。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
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” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
ie1
(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
功率放大应用电路(电子技术课件)
功率放大应用电路一、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、继电器工作、仪表指针偏转等。
1.功率放大电路的特点•特点功率放大电路是一种能够向负载提供足够大功率的放大电路。
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。
•要解决的问题(1)提高转换效率；(2)减小失真；(3)功放管的保护。
•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η：最大输出功率与电源提供的功率之比，即η=Pom /PV。
•分析方法工作于大信号状态，功放管的非线性不可忽略，宜采用图解分析法。
•思考题：功率放大电路与电压放大电路有本质上的区别吗?2.晶体管的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：甲类：θ=360°ηmax=50%失真小，静态电流大，管耗大，效率低；乙类：θ=180°ηmax =78.5%失真大，静态电流为零，管耗小，效率高；甲乙类：180°<θ< 360°失真大，静态电流小，管耗小，效率高；丙类：θ<180°晶体管仅在信号的少半个周期处于导通状态。
思考题：功放中的功放管采用哪种工作状态最合适?•射级输出器能否做功率放大？射级输出器的输出电阻低，带负载能力强，但做功放不适合，它的最高效率仅达25%。
•如何解决效率低的问题？办法：降低Q点。
缺点：会引起截止失真。
即降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射级输出器。
二、传统的推挽功率放大电路（乙类功率放大器）1.电路结构（变压器耦合）：左边的变压器：输入变压器；右边的变压器：输出变压器；T1和T2：对称放大管。
2.工作原理(1)当ui为正半周时:T1工作在放大区，T2工作在截止区。
(推)(2)当ui为负半周时:T1工作在截止区，T2工作在放大区。
《功率放大》课件
非线性失真的测量
非线性失真的抑制
通过优化电路设计、选择合适的元件 和采取有效的反馈措施等可以抑制非 线性失真。
非线性失真可以通过测量谐波失真系 数、互调失真系数等指标来评估。
频率响应
频率响应的定义
01
频率响应是指功率放大器在不同频率下的输出功率的变化情况
。
频率响应的测量
02
在标准测试条件下，使用合适的测试设备对功率放大器的频率
功率放大器的分类
总结词
功率放大器可以根据不同的分类标准进行分类，如按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等。
详细描述
根据不同的分类标准，功率放大器可以分为多种类型。按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等； 按用途可分为通用型和专用型；按电路结构可分为分立式和集成式。不同类型的功率放大器具有不同的特点和应 用范围。
无线通信系统
移动通信基站
在无线通信系统中，功率放大器用于 放大信号，确保信号覆盖范围和通信 质量。
卫星ห้องสมุดไป่ตู้信
卫星通信系统中的功率放大器用于将 信号放大并发送到卫星上，实现远距 离通信。
雷达与声呐系统
雷达
雷达系统中的功率放大器用于放大发射信号，提高探测距离和精度。
声呐
在声呐系统中，功率放大器用于放大声音信号，提高水下探测的灵敏度和距离。
03
功率放大器的主要 参数
输出功率
输出功率
指功率放大器输出的最大 功率，通常以瓦特（W） 为单位表示。
输出功率的测量
在标准测试条件下，使用 合适的测试设备对功率放 大器的输出功率进行测量 。
输出功率的调整
根据实际需要，可以通过 调节音量控制或输入信号 的大小来调整功率放大器 的输出功率。
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UomBiblioteka VCC2UCES 2
几种电路的比较
变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率 低，低频特性差。大功率 OTL电路：单电源供电，大电容，低频特性差。 OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。 BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入 双端输出。损耗大，负载不接地
Transfer characteristic for the class B output stage
（2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小， 静态时功放管的集电极电流近似为0。
3、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
Class A
Class B
Transfer characteristic of the class AB stage
3. 晶体管的极限参数
iC max
VCC RL
ICM
uCEmax
2VCC
UCEO(BR)
在输出功率最大时，因管压降最小，
故管子损耗不大；输出功率最小时，因 集电极电流最小，故管子损耗也不大。
管子功耗与输出电压峰值的关系为
Push-Pull Follower
乙类推挽电路 iB
0
u BE
Uom
VCC
U CES 2
信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。 两只管子交替工作，称为“ 推挽 ”。设 β为常量，则负载
上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。
OTL, (Output Transformer Less) power amplifiers
讨论二：图示各电路属于哪种功放？
讨论三：出现下列故障时，将产生什么现象?
T2、T5的极限参数： PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR（CEO）＝40V。
1. R2短路； 2. R2断路； 3. D1短路； 4. D1断路； 5. T1集电极开路。
第二十七讲 功率放大电路
power amplification circuit
第二十七讲 功率放大电路
一、概述 二、互补输出级的分析计算
一、概述
1. 功率放大电路研究的问题
（1） 性能指标：输出功率和效率。 若已知Uom，则可得Pom。
Pom
U
2 om
RL
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。
OTL电路低频特性差。
crossover distortion
OCL, (Output Capacitor Less) power amplifiers
（3） OCL电路
静态时，UEQ＝ UBQ＝0。
输入电压的正半周：
＋
＋VCC→T1→RL→地
输入电压的负半周：
地→RL →T2 → －VCC
Uom
（2）OTL电路
因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。
输入电压的正半周：
＋VCC→T1→C→RL→地
＋
C 充电。
输入电压的负半周：
C 的 “＋”→T2→地→RL→ C
“ －”
C 放电。
静态时，uI
UB
UE
VCC 2
Uom (VCC
2) UCES 2
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。跟随
1
PT 2π
π 0
(VCC
U OM
sin
t)
U OM RL
sin
td
t
PT对UOM求导，并令其为0，可得
U OM
2 π
VCC
0.6 VCC
将UOM代入PT的表达式，可得
PT max
VC2C π 2 RL
若U CES
0，则Pom
VC2C 2RL
，PT max
2 π2
Pom
0.2Pom
因此，选择晶体管时，其极限参数
VCC
U CES 2
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。 低频特性好。 两路电源
（4）BTL电路
①是双端输入、双端输
出形式，输入信号、负 载电阻均无接地点。 ②管子多，损耗大，使
效率低。
输入电压的正半周：＋VCC→ T1 → RL→ T4→地 输入电压的负半周：＋VCC→ T2 → RL→ T3→地
Class AB
Transfer characteristic of the emitter follower
4. 功率放大电路的种类
（1）变压器耦合功率放大电路
单管甲类电路
适合做功放吗？
① 输入信号增大，输出功率如何变化？ ② 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ ③ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？
（2） 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。
（3） 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。
在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近
最大集电极电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电
压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工
作在尽限状态。
非线性失真
2. 对功率放大电路的要求
（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最 大，即输出功率尽可能大。
UICCMEO(BiRC)maxuCEVmRCaLxC 2VCC
PCM
PT max
0.2
VC2C 2RL
散热条件
讨论一
1. 指出图中放大电路部分； 2. 说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若为交流 负反馈则说明其反馈组态； 3. 最大输出功率和效率的表达式； 4. 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值； 5. 说明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用； 6. 说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。
二、互补输出级的分析估算
求解输出功率和效率的方法: 在已知RL的情况下，先求出Uom，则 然后求出电源的平均功率，
Pom
U
2 om
RL
PV IC(AV) VCC
效率 Pom PV
1. 输出功率
Uom
VCC
U CES 2
Pom
(VCC
U CES ) 2 2RL
UCES
2. 效率
Pom
(VCC
U CES ) 2 2RL
1
PV π
πVCC
0
U CES RL
sin
t
VCCd(
t)
2 VCC(VCC UCES)
π
RL
π
VCC UCES
4
VCC
Power dissipation versus amplitude of the output
Illustrating how the dead band in the class B transfer characteristic results in crossover distortion