第九章功率放大电路
模拟电子技术ppt课件
一、主要技术指标 1. 最大输出功率Pom 输出功率 PO ：输入为正弦波且不失真 。
注：交流功率，PO=UOIO POm=UOmIOm
第九章 功率放大电路
2. 转换效率η
直流功率：直流电源 电压和其输出电流平 均值的乘积
二、功率放大电路中的晶体管
晶体管工作在极限应用状态（ICM ; U(BR)CEO ; PCM）。 大功率管，散热，保护
静态：
动态：
电容电压 ：
T1导通，T2截止 T2导通，T1截止
甲乙类工作状态
第九章 功率放动态电阻很小，R2 的阻值也较小。
第九章 功率放大电路
若静态 工作点 失调， 如虚焊
第九章 功率放大电路
三、OCL电路的输出功率和效率
-Vcc
第九章 功率放大电路
二、集电极最大电流
第九章 功率放大电路
三、集电极最大功耗
四、参数选择：
第九章 功率放大电路
9.4 功率放大电路的安全运行
9.4.1 功放管的二次击穿 9.4.2 功放管的散热问题
第九章 功率放大电路
9.4 功率放大电路的安全运行 9.4.1 功放管的二次击穿
第九章 功率放大电路
9.4.2 功放管的散热问题
有效值： 最大输出功率：
第九章 功率放大电路
若忽略UCES： 在忽略基极回路电流的情况下,电源提供的电流
第九章 功率放大电路
电源在负载获得最大交流信号时所消耗的平均功率：
若忽略UCES：
第九章 功率放大电路
两种互补功率放大电路性能指标的比较：
OCL电路
OTL电路
第九章 功率放大电路
四、 OTL电路中晶体管的选择 一、最大管压降
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。
孙肖子版模拟电子电路及技术基础课件 第9章
(9.1.4)
上式表明， 当集电极损耗功率PC一定时， 交流输出功率Po
第九章 功率放大电路
(3) 非线性失真要小。 由于功放管工作在大信号状态， 因此非线性失真不可避免。 如何减小非线性失真， 同时 又得到大的交流输出功率， 这也是功放电路设计者必须 要考虑的问题之一。 (4) 功率器件的安全问题必须考虑。 在功放电路中， 有相当大的功率消耗在功放管的集电结上， 它使管子的 结温和管壳稳度升高。 为了保证功放管安全、 可靠地运 行， 必须要限制功耗、 最大电流和管子承受的反压， 要 有良好的散热条件和适当的过流、 过压保护措施。
第九章 功率放大电路
工作在AB类或B类的功放电路， 虽然减小了静态 功耗， 提高了效率， 但它们都出现了严重的波形失 真。 因此， 既要保持静态时管耗小， 又要使失真不 太严重， 这就需要在电路结构上采取措施， 解决的 方法是， 采用互补对称或推挽功率放大电路。
第九章 功率放大电路
9.2 互补跟随对称功率放大电路 互补跟随对称功率放大电路
第九章 功率放大电路
第九章 功率放大电路
9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 功率放大电路的一般问题 互补跟随对称功率放大电路 D类功率放大电路 类功率放大电路 集成功率放大电路 功率器件
第九章 功率放大电路
9.1 功率放大电路的一般问题 功率放大电路的一般问题
9.1.1 特点和要求 特点和要求
(9.2.13)
第九章 功率放大电路
得出， 当 U o = π U CC 时， 每管的损耗最大， 即
2 1 U CC 2 1 2 1 U CC ⋅ U CC − ( U CC ) 2 ] = 2 PCm = [ RL π π 4 π π RL
9-功率放大电路
OTL电路：单电源供电，低频特性差。 Uom (VCC
2) U CES 2
OCL电路：双电源供电，低频特性好。Uom
VCC
UCES 2
BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入双端输出。
U om
VCC 2UCES 2
集成功率放大电路
种类：OTL、OCL、BTL 电路结构：双极型电路、双极型与单极型混合电路（VMOS管广泛应用）
T2、T5的极限参数：PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR（CEO）＝40V。
3. D1短路； 影响消除交越失真 4. D1断路； 功放管将烧坏 5. T1集电极开路。 输出波形正负半周不对称
功放的故障问题，特别需要考虑故障的产生是否影响功放管的安全工作！
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
4. 为了获得更大的输出功率和更高的效率，还有丙类、丁类功放
功率放大电路的种类
1. 变压器耦合功率放大电路：传统功放，应用至今 2. OTL 电路 (Output Trasfomerless)：无变压器，有大电容 3. OCL电路 (Output Capacitorless)：无大电容，但双电源供电 4. BTL 电路( Balanced Transformerless)：单电源供电，管子多
只有C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路，uo ≈ ui 。 OTL电路低频特性差。 若要低频特性好，则需改变耦合方式：阻容耦合→直接耦合。
OCL电路(Output Capacitorless) 和BTL 电路( Balanced Transformerless)
模拟电子技术答案 第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路自测题一、选择合适的答案填入括号内。
(1)功率放大电路的最大输出功率是在输入电压为正弦波时，输出基本不失真情况下，负载上可获得的最大( A )。
A.交流功率B.直流功率C.平均功率(2)功率放大电路的转换效率是指( B )。
A.输出功率与晶体管所消耗的功率之比；B.最大输出功率与电源提供的平均功率之比；C.晶体管所消耗的功率与电源提供的平均功率之比。
(3) 在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有( BDE )。
A ．βB ．I CMC ．I CBOD ．U CEOE ．P CMF ．f T(4) 若图T9.1所示电路中晶体管饱和管压降的数值为CES U ，则最大输出功率P OM =( C )。
A.2()2CC CES LV U R - B.21()2CC CES L V U R - C.21()22CC CES L V U R -图T9.1 图T9.2二、电路如图T9.2 所示，已知T l 和T 2的饱和管压降2CES U V =，直流功耗可忽略不计。
回答下列问题：(1)R 3、R 4 和T 3的作用是什么？(2)负载上可能获得的最大输出功率P om 和电路的转换效率η各为多少？(3)设最大输入电压的有效值为1V 。
为了使电路的最大不失真输出电压的峰值达到16V ，电阻R 6至少应取多少千欧？解：(1)消除交越失真。
(2)最大输出功率和效率分别为：2()162CC CES omLV U P W R -==, 69.8%4CC CES CC V U V πη-=⋅≈ (3)由题意知，电压放大倍数为：61111.3u R A R =+≥== ∴61(11.31)10.3R R k ≥-=Ω习题9.1判断下列说法是否正确，用“√”和“×”表示判断结果。
(1)在功率放大电路中，输出功率越大，功放管的功耗越大。
( × )(2)功率放大电路的最大输出功率是指在基本不失真情况下，负载上可能获得的最大交流功率。
第9章 低频功率放大电路
第九章低频功率放大电路一个实用的放大器通常含有三个部分：输入级、中间级及输出级，其任务各不相同。
一般地说，输入级与信号源相连，因此，要求输入级的输入电阻大，噪声低，共模抑制能力强，阻抗匹配等；中间级主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压；输出级主要要求向负载提供足够大的功率，以便推动如扬声器、电动机之类的功率负载。
功率放大电路的主要任务是：放大信号功率。
9.1 低频功率放大电路概述9.1.1 分类功率放大电路按放大信号的频率，可分为低频功率放大电路和高频功率放大电路。
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。
功率放大电路按其晶体管导通时间的不同，可分为甲类、乙类、甲乙类和丙类等四种。
乙类功率放大电路的特征是在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通，有电流通过；甲乙类功率放大电路的特征是在输入信号周期内，管子导通时间大于半周而小于全周；丙类功率放大电路的特征是管子导通时间小于半个周期。
9.1.2 功率放大器的特点功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率，故功率放大器应具有以下三个主要特点：1.输出功率要足够大功率放大电路的任务是推动负载，因此功率放大电路的重要指标是输出功率，而不是电压放大倍数。
2.效率要高效率定义为：输出信号功率与直流电源供给频率之比。
放大电路的实质就是能量转换电路，因此它就存在着转换效率。
3.非线形失真要小功率放大电路工作在大信号的情况时，非线性失真时必须考虑的问题。
因此，功率放大电路不能用小信号的等效电路进行分析，而只能用图解法进行分析。
9.1.3 提高输出功率的办法1.提高电源电压选用耐压高、容许工作电流和耗散功率大的器件。
2.改善器件的散热条件直流电源提供的功率，有相当多的部分消耗在放大器件上，使器件的温度升高，如果器件的热量及时散热后，则输出功率可以提高很多。
9.1.4 提高效率的方法1.改变功放管的工作状态在乙类功率放大电路中，功放管静态电流几乎为零，因此直流电源功率为零。
模拟电子技术基础知识点总结
模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的根底知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯洁的具有单晶体构造的半导体。
4.两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
表达的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素〔多子是空穴，少子是电子〕。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素〔多子是电子，少子是空穴〕。
6.杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1〕图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的上下:假设 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);假设 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三.稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
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09章放大电路基础及分析
168169新授课 ）传感器（麦克风），将声音转换成相应的电压信号。
）放大器，将麦克风输出的微弱电压信号放大到所需要的值。
）再生器（扬声器），将放大后的电信号还原成声音。
）电源，提供放大器工作所需要的直流电压。
．什么是放大电路同时满足以下两个条件的电路：）输出信号的功率大于输入信号的功率。
）输出信号波形与输入信号波形相同（不失真）。
用框图表示：输入端：加入需要放大的信号。
输出端：得到放大的输出信号。
组成：一个放大电路必须含有晶体管（或电子管）这样的器件，同时还包含电阻、电感、变压器等元器件。
．放大器的分类）按放大器的频率高低分⎪⎩⎪⎨⎧高频放大器低频放大器直流放大器）按被放大信号的类型分⎪⎩⎪⎨⎧功率放大器电压放大器电流放大器170（a ）双电源供电；（b ）单电源供电；（c ）是（b ）图的习惯画法（不画出集电极电源）。
各元器件的作用： ① 晶体管V ：工作在放大状态，起电流、电压放大作用。
② 基极偏置电阻b R ：它使电源U E 给晶体管提供一个合适的基极电流B I （又称偏流），保证晶体管工作在合适的状态。
取值范围在几十千欧到几百千欧。
③ 集电极负载电阻c R ：作用是把晶体管的电流放大转换为电压放大。
它的取值范围一般在几千到几十千欧。
④ 耦合电容1C 和2C ：起隔直流通交流的作用。
交流信号从1C 输入经过放大从2C 输出，同时1C 把晶体管的输入端与信号源之间，2C 把输出端和负载之间的直流通路隔断。
一般选用电解电容，使用时注意极性的区分。
⑤ 集电极电源U E ：作用一是给晶体管一个合适的工作状态（保证发射结正偏，集电结反偏），二是为放大电路提供能源。
2．静态工作点的建立171这时晶体管的直流电压：CE BE U U 、和对应的直流电流B I 、C I 统称为静态工作点CEQ Q BE U U 、、BQ I 、CQ I 。
如上图（b ）所示是放大电路的直流通路，由于耦合电容的作用，直流只在直流通路内流动，所以将耦合电容1C 、2C 看作断路的部分去掉，剩下的即为直流通路。
第九章 功率放大电路
时, 允许的最大功耗 Pcm 仅为1W,加了120mm×120 mm×4 mm的
散热片后, 其Pcm可达到10 W。 在实际功率放大电路中,为了 提高输出信号功率, 在功放管一般加有散热片。
第9章 功率放大电路
9.1.4 提高效率的方法
第9章 功率放大电路
9.2 互补对称功率放大电路
9.2.1 双电源互补对称电路 (OCL电路)
第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补对称功率放大电路 9.3 集成功率放大器
第9章 功率放大电路
9.1 低频功率放大电路概述
实际的放大电路中，输出信号要驱动一定的负载装置，如收音机中扬声器的音圈、 电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。所以，实际的多级放大 电路除了应有电压放大级外，还要求有一个能输出一定信号功率的输出级，这类主要 用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。
第9章 功率放大电路
2. 效率要高 放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出 功率比较大时，效率问题尤为突出。如果功率放大电路的效 率不高，不仅造成能量的浪费，而且消耗在电路内部的电能 将转换为热量，使管子、元件等温度升高而损毁。为定量反
映放大电路效率的高低，定义放大电路的效率为 η,
Po 100% PE
9.1.1 分类
•按晶体管导通时间不同，可分为甲类、乙类、甲乙类等
iC O O O iB iB iC iC iC iC iC
t
O O
iB O iB
t
O O
iB O iB
t
t t
(a) 甲类 (b) 乙类
图 9 – 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图
功率放大电路习题
第九章功率放大电路一、填空题：1、功率放大器要求有足够的、较高的和较小的。
2、互补对称式功率放大器要求两三极管特性，极性。
3、甲乙类互补对称电路虽然效率降低了，但能有效克服。
4、OCL电路比OTL电路多用了一路，省去了。
5、乙类互补对称电路最高工作效率为。
二、选择题：1、已知电路如图所示，T1和T2管的饱和管压降│U C E S│＝3V，V C C＝15V，RL＝8Ω，。
选择正确答案填入空内。
图（1）电路中D1和D2管的作用是消除。
A．饱和失真B．截止失真C．交越失真（2）静态时，晶体管发射极电位U E Q。
A．＞0V B．＝0V C．＜0V（3）最大输出功率P O M。
A．≈28W B．＝18W C．＝9W（4）当输入为正弦波时，若R1虚焊，即开路，则输出电压。
A．为正弦波B．仅有正半波C．仅有负半波（5）若D1虚焊，则T1管。
A．可能因功耗过大烧坏B．始终饱和C．始终截止2、不属于功率放大电路所要求的是-------( )A.足够的输出功率B.较高的电压放大倍数C.较高的功率D.较小的非线性失真3．带负载能力强的放大电路是---------( )A.阻容耦合放大电路B.差分放大电路C.共发射极放大电路D.射极输出器4．最适宜作功放末极的电路是---------( )A.甲类功率放大器B.乙类功率放大器C.甲乙类互补对称输出电路 电路4．下列说法错误的是-------------( )A.当甲类功放电路输出为零时，管子消耗的功率最大B.乙类功放电路在输出功率最大时，管子消耗的功率最大C.在输入电压为零时，甲乙类推挽功放电路所消耗的功率是两管子的静态电流和电源电压的乖积乙类互补对称电路，其功放管的最大管耗出现输出电压幅度为CC V π2的时侯三、综合题：1、在图9.3.1功放电路中，已知V CC =12V ，R L =8Ω。
i u 为正弦电压，求： （1）在0)(=sat CE U 的情况下，负载上可能得到的最大输出功率；（2）每个管子的管耗CM P 至少应为多少 （3）每个管子的耐压(BR)CEO U 至少应为多少CCL u o图9.3.12、在图9.3.2所示电路中，已知二极管的导通电压U D ＝，晶体管导通时的│U B E │＝，T 2和T 4管发射极静态电位U E Q ＝0V 。
功率放大器pptPPT课件
甲乙类放大： 导通角大于180°。一周期内有半个周期以
上iC＞0。降低了静态工作电流 。
甲乙类和乙类放大虽降低了静态工作电流，但又产生了 失真问题。如果不能解决乙类状态下的失真问题，乙类工作状 态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路或互补对称电路较 好地解决了乙类工作状态下的失真问题。
电压放大电路BJT工作在 甲类，乙类和甲乙类放大 主要用于功率放大电路。
maxPOmaxPV 25%
13
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。 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
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)： T1：输入变压器； T2：输出变压器； VT1和VT2： 对称放大管。
T
0 VCCiCdt
ICQIcmsin(t)
P V T 10 T V C iC C d V tT C0 C T iC d V tC C I C Q V C 22 C R L
2. 最大负载功率
P Oma xV om m R La2 x20.5V CC22R L V C 2C 8R L
3. 最大效率
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2、工作原理：
⑴ 静态时： 合理选取R1、R2，使 两管均微通，其发射 极电位为VCC/2。大 电容C已充满电，VC 也为VCC/2。
⑵ 当vI为正半周时：
VT1放大、VT2截止。 其正半周的信号通过VT1管、C到达负载。VT1的 供电电压为：VCC-VC=VCC-VCC/2=VCC/2。
20
⑴ 输入/输出变压器的体积大、重； ⑵ 因为是变压器耦合，故频带窄； ⑶ 存在交越失真和不对称失真； ⑷ 电路采用反馈时，易自激振荡。
功率放大电路
一、实验任务： 实验任务： 设计带阻滤波器，阻隔 设计带阻滤波器，阻隔50HZ的交流电 的交流电 二、实验要求： 实验要求： 通带： 为 通带：A为50dB 阻带宽度为： 阻带宽度为：BW=100HZ 准备工作：设计电路，并进行电路参数的计算。 准备工作：设计电路，并进行电路参数的计算。
集电极电阻R 的功率损耗为： 集电极电阻 C的功率损耗为：
PRC = U RC I CQ
晶体管集电极耗散功率为： 晶体管集电极耗散功率为：
PT = U CEQ I CQ
I CQ
U CEQ
集电极电阻R 的功率损耗为： 集电极电阻 C的功率损耗为：PRC = (VCC − U CEQ ) I CQ
结论： 结论：电路在静态时也消耗功率
例题1： 例题 ： VCC = 15V
输入电压为正弦波，晶体管的饱和压降为 ， 输入电压为正弦波，晶体管的饱和压降为3V，电压放大 倍数约为1， 倍数约为 ，负载电阻
RL = 4Ω
1、负载上可能获得的最大功率和效率； 、负载上可能获得的最大功率和效率 解：（1） ：（ ）
(VCC −UCES )2 1 (15 − 3)2 Pom = = = 18W 2RL 2 4
桥式推挽功率放大电路（ 桥式推挽功率放大电路（BTL） ）
①是双端输入、双端输 是双端输入、 出形式，输入信号、 出形式，输入信号、负 载电阻均无接地点。 载电阻均无接地点。 管子多，损耗大， ②管子多，损耗大，使 效率低。 效率低。
+
−
−
+
静态： 静态： 管子均截止 u 0 = 0 输入电压的正半周：＋ 输入电压的正半周：＋VCC→ T1 → RL→ T4→地 ：＋ 地 输入电压的负半周：＋ 输入电压的负半周：＋VCC→ T2 → RL→ T3→地 ：＋ 地
模电阎石第五版第九章功率放大电路
4. 无输出电容的功率放大电路(OCL)
电路的结构特点：
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。 2. 双电源供电。
图9.1.5 OCL电路
3. 输入输出端不加隔直电 容。
4. 无输出电容的功率放大电路(OCL)
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
1. 输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最
大不失真输出电压最大。
2. 效率尽可能高: 即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。
9.1.2 功率放大电路的组成 二、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
输出功率和效率的图解分析
静态时，直流电源提供的功率为 I CQVCC ABCO的面积 2 Rc ICQ (VCC UCEQ ) QBCD的面积 集电极Rc上的功率为 ICQ
如何解决效率低的问题？
办法:去掉Rc，降低Q点。
缺点:但又会引起截止失真。
输出功率和效率的图解分析
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。
9.1.2 功率放大电路的组成 三、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
管子的导通角为360 管耗大，效率低,不会产生交越失真。
3. 无输出变压器的功率放大电路(OTL)
因变压器耦合功放的缺点：体积庞大，笨重，故选 用无输出变压器的功率放大电路（简称OTL电路）。
用一个大容量电容取代 了变压器。 T1为NPN型管， T2为PNP型管， 它们的特性对称。
功率放大电路习题
功率放大电路习题第九章功率放大电路1.与甲类功率放大器相比较，乙类互补推挽功放的主要优点是b 。
(a)无输出变压器(b)能量转换效率高(c)无交越失真2.所谓能量转换效率是指b_5(a)输出功率与晶体管上消耗的功率之比(b)最大不失真输出功率与电源提供的功率之比(c)输出功率与电源提供的功率之比3.功放电路的能量转换效率主要与c有关。
(a)电源供给的直流功率(b)电路输出信号最大功率(c)电路的类型4.甲类功率放大电路的能量转换效率最高是a—。
(a) 50% (b) 78.5% (c) 100%5.甲类功率放大电路(参数确定)的输岀功率越大，则功放管的管耗c_。
(a)不变(b)越大(c)越小6.对甲类功率放大电路(参数确定)来说，输出功率越大，则电源提供的功率a，(a)不变(b)越大(c)越小7.甲类功率放大电路功放管的最大管耗出现在输出电压的幅值为aa(a)零时(b)最大时(c)电源电压的一半8.甲类功率放大电路功放管的最小管耗出现在输出电压的幅值为(a)零时(b)最大时(c)电源电压的一半9.乙类互补推挽功率放大电路的能量转换效率最高是b_o(a) 50% (b) 78.5% (c) 100%10 .乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于—a时，管了的功耗最小。
(a) 0(b)电源电压(c) 0.64倍电源电压11.乙类互补推挽功率放大电路在输出电压幅值约等于c 时，管子的功耗最大。
(a) 0(b)电源电压(c) 0.64倍电源电压12.乙类互补功放电路存在的主要问题是c。
(a)输出电阻太大(b)能量转换效率低(c)有交越失真13.为了消除交越失真，应当使功率放大电路的功放管工作在b—状态。
(a)甲类(b)甲乙类(c)乙类14.乙类互补功放电路中的交越失真，实质上就是c o(a)线性失真(b)饱和失真(c)截止失真15.在乙类互补推挽功率放大电路中，每只管了的最大管耗为___ C ________ O(a) (b) (c)16.设计一个输出功率为20W的功放电路，若用乙类互补对称功率放大，则每只功放管的最大允许功耗PCM至小应有b c(a) 8W (b) 4W (c) 2W17.乙类互补推挽功率放大电路中，若电源电压为VCC，放大管的饱和压降为U CES,那么放大管的最大管压降为b_°(a) (b) (c)18.乙类互补推挽功率放大电路中，流过放大管的最大电流为C 0(a) (b) (c)19.乙类互补推挽功率放大电路中的最大输出电压为b o(a) (b) (c)20.乙类互补推挽功率放大电路最大输出功率为b—。
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！。
模拟电路期末总结
+VCC iC1
当Ui↑→IC1↑→UO↑→UCE↓
输出最大时 UOM =VCC –UCES 波形关系：
ui T2
RL u O –VCC
正半周时交直流
负载线为： IC1M
iC1
VCC RL
iC1
uCE=VCC – iC1 RL
UCES
电子科大 302
Q VCC
uCE
7
i0
iC1
I cm1
I cm2
a)采用互补推挽电路作为电路的输出级，该电路易集成， 体积小，输出功率较大。
b) 效率较高， ≤78.50% c) 静态时 UO= VCC/2
d) 低频段频率响应差。
+VCC + ui – IC
UO
RL
+ uO
–
电子科大 302
3
3. OCL (Output Capacitorless)功放 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， 是本节讨论重点。 b) 效率较高， ≤78.50% c) 静态时UO= 0
电子科大 302
15
三、采用复合管的互补功放
电路中:
R2 R1 R3 R4 + ui – A T2 T5
T3
+VCC T4 T6 RL + uo –
T3、T4构成NPN达林顿管;
T5、 T6构成PNP达林顿管; T2、 R3 、 R4构成UBE倍增
偏臵电路, 使达林顿管工
作在临界导通状态。
U BE2 R4 U CE2 R3 R4
iC
+VCC T1
输出最大电压的振幅值为：
模拟CMOS集成电路设计(拉扎维)第九章运算放大器
合理安排元件的位置，使它们在版图上相对集中， 以减小连线误差和寄生效应。
方向匹配
确保同一类型的元件具有相同的旋转方向，以减 小失配误差。
防止噪声干扰
01
02
03
隔离噪声源
将噪声源与敏感电路隔离， 以减小噪声干扰。
滤波器设计
在版图中加入适当的滤波 器，以减小信号中的噪声 成分。
接地措施
合理接地，减小地线阻抗 和电位差，以减小噪声干 扰。
在数字电路中的应用
模拟数字转换器（ADC）
运算放大器在ADC中用于放大模拟信号并将其转换为数字信 号。
数字模拟转换器（DAC）
运算放大器在DAC中用于将数字信号转换为模拟信号，实现 数字控制和调节。
在信号处理中的应用
信号调理
运算放大器用于信号的放大、缩小、隔离和缓冲，以适应后续的 信号处理或测量设备。
模拟cmos集成电路设计(拉扎维)第九章
运算放大器
$number {01}
目 录
• 运算放大器概述 • 运算放大器的基本结构和工作原
理 • 运算放大器的应用 • 运算放大器的设计流程 • 运算放大器的版图设计技巧 • 运算放大器的实际应用案例分析
01
运算放大器概述
定义与功能
定义
运算放大器是一种具有高放大倍数、 高输入电阻和低输出电阻的直接耦合 放大电路，通常由两个晶体管组成。
运算放大器的主要参数
增益
01 运算放大器的放大倍数，通常
用开环增益表示。
带宽
02 运算放大器能够处理的信号频
率范围，通常用单位Hz表示。
输入电阻
03 运算放大器的输入端电阻，通
常用MΩ表示。
输出电阻
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T1
N3 N3 N4 (a)
推挽：同类管子在电路中 交替导通。
RL
T2
N3 2 等效电阻 R' L ( ) RL N4
能够获得的最大电压近似于VCC。 图9.1.3 变压器耦合乙类 推挽功率放大电路
三、无输出变压器的功率放大电路(OTL)
用大容量电容取代变压器
当u i 0，T1导通，T2 截止，由T1和RL 组成射极输出形式。如 实线所示。 当u i 0，T2导通，T1截止，由T2 和RL 组成射极输出形式。如 虚线所示。
图9.2.4 OCL电路的图解分析
二、效率 忽略基极回路电流时，
第9章 9.2
VCC U CES 电源VCC 提供的电流iC sin t RL 因此电源消耗的平均功率 1 VCC U CES 2 VCC (VCC U CES ) PV sin t VCC dt 0 RL RL Pom VCC U CES 转换效率为 PV 4 VCC 理想情况即管压降忽略不计时
当U CES＝0时，PT
选晶体管极限参数：
BU CEO 2VCC I CM PCM VCC RL V 2 CC 2 0.2 Pom π RL
第9章 9.2
[例9.2.1] 图9.2.2 所示，已知VCC=15V，输入电压为正弦波，晶 体管的饱和管压降︱UCES ︱=3V ，电压放大倍数约为1，负载 电阻RL=4Ω。 （1）求解负载上可能获得的最大功率和效率； （2）若输入电压最大有效值为8V，则负载上能够获得的最大 功率为多少？
图9.1.5 OCL电路
-VCC
第9章 9.1
五、桥式推挽功率放大电路(BTL)
优点：用单电源供电， 且不用变压器和大电容。 缺点：管子多，不易对称； T1
+VCC
T2 + uO RL -
+
T3
T4
损耗大；输入、输出无接地点。
四只管子特性对称，静 态时均处于截止 状态。当ui 0，T1和T4导通，T2和T3截止。 如实线所示。负载上获 得正半周电压。 当ui 0时，T2和T3导通，T1和T4 截止。 如虚线所示。负载上获 得负半周电压。
小
结
一、功率放大电路的概念和分类 二、OCL电路的工作原理和计算
三、晶体管的选择
精品课件！
精品课件！
模拟电子技术
结束
+Vcc
Rb C1 RC C2
直流负载线 交流负载线 ICQ
VCC/ RC
+ uI -
T
RL
+ uo -
A
Q
IBQ
B E C
D
UCEQ UCEQ+ICQR’L VCC
uCE
图9.1.1 小功率管共射放大电路的输出功率和效率的分析
第9章 9.1
静态： 电源的直流功率PV=ICQVCC （矩形面积ABCO） 晶体管管耗PC=ICQUCEQ iC
uo
R3
–Vcc
图9.2.2 消除交越失真的OCL电路
第9章 9.2
两管工作在甲乙类状态， 在输入信号正半周， 主要由T1管工作， 负半周则主要为T2管。 -uBE2
iB1
T1管 输入 特性
iB1
O1 iB2
O2
T2管 输入 特性
uBE1
iB2 ui 图9.2.3 T1和T2管在ui作用下 输入特性中的图解分析 t
+ Vcc
R1 R2 D1
T 1 B1
iC1 iL
+
2.当ui<0且逐渐减小时，uBE2增大， T2管基极电 流iB2随之增大，发射极 +D2 电流iE2也必然随之增大，负载电阻 i RL上得到负方向电流；与此同时， ui的减小使uEB1减小，当减小到一定 数值时，T1管截止。
u
B2
T2
RL
i2
C
-
9.1 功率放大电路概述
第9章 9.1
要求在多级放大电路的末级（即输出级）输出一定 的功率，以驱动负载。 能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率 放大电路。
9.1.1 功率放大电路的特点 一 、特点
1. 2. 3. 4. 5. 能根据负载要求提供所需要的输出功率； 具有较高的效率； 信号基本不失真； 半导体三极管的散热和保护问题； 分析方法：晶体管小信号模型不能用，用图解法。
U OM 1 PT sin tdt (VCC U OM sin t ) 2 0 RL 1 VCCU OM U OM ( ) RL 4
2
dPT 2 令： 0, 得：U OM ＝ VCC，代入上式， dU OM 得：PT max V 2 CC 2 RL 2 P 0.2 Pom 2 om
R1 R2 D1
+D2
T 1 B1
iC1 iL
+
考虑一定的余量时 I C max VCC RL
ui
-
B2
T2
RL
i2
C
-
uo
R3
–Vcc
图9.2.2 消除交越失真的OCL电路
第9章 9.2
三、集电极最大功耗
晶体管损耗的功率： PT PV-PO
uCE (VCC U OM U OM sin t ), iC sin t RL
R2 D1
+ D2
B1 T1 i C1
iL
+
偏置电路由二 极管D1 、 D2 电阻R1 、 R2 和电位器RP 组成。
ui
-
B2
T2
R3
i2
C
RL
-
uo
例9.2.1 例9.2.2
–Vcc
图9.2.2 消除交越失真的OCL电路
二、工作原理
1. 当ui>0且逐渐增大时，uBE1增大， T1管基极电 流iB1随之增大，发射极 电流iE1也必然随之增大，负载电阻 RL上得到正方向电流；与此同时， ui的增大使uEB2减小，当减小到一定 数值时，T2管截止。
2 U om 82 Pom ( )W 16W RL 4
第9章 9.2
[例9.2.2] 图9.2.2 所示，负载所需最大功率为16W，负载电阻 RL=8Ω。设晶体管的饱和管压降︱UCES ︱=2V ，试问： （1）电源电压至少应取多少伏？ （2）若电源电压取20V，则晶体管的最大集电极电流、最大管 压降和集电极最大功耗各为多少？ (VCC U CES ) 2 (VCC 2) 2 （ 1 ）由Pom W 16W可得，VCC 18V 2 RL 28
2 U om VCC Pom 2 V 2 CC Pom ，PV ， 78.5% RL 2 RL RL PV 4 2
第9章 9.2
9.2.3 OCL电路中晶体管的选择 一、最大管压降
+ Vcc
U CE max 2VCC
二、集电极最大电流
I C max I E max VCC U CES1 RL
使交流负载线交在横轴2VCC点上，保证动态最大。
PVRL不变，交流分量幅值为ICQ。所以，
实现阻抗匹配之后的理想变压器最大输出功率： Pom I CQ VCC 2 1 I CQVCC 2 2
转换效率：= 50%
第9章 9.1
2、变压器耦合乙类推挽功率放大电路
+
uI
N1
-
+ N2 + N2 -
2 U om (VCC U CES ) 2 (15 3) 2 （ 1 ）Pom W 18W RL 2 RL 2 4
Pom VCC U CES 15 3 78.5% 62.8% PV 4 VCC 15 （2）因为U o U i，所以U om 8V。最大输出功率
i
B1
i
第9章 9.2
B
交越失真
-uBE2
o
ut3 t4
t
uBE2
t1 t2
o
uBE1
t
t3 t4
由于三极管T1 、 T2 没有静态偏压，在发 射结电压小于死区电 压时，产生交越失真。
图9.2.1交越失真的产生
2、 设置静态偏置消除交越失真
第9章 9.2
+ Vcc
R1
VCC/ RC ICQ 直流负载线 交流负载线
（矩形面积AQDO）
RC的功率损耗PRc＝I2CQ RC （矩形面积QBCD） 动态：
2
A
Q
IBQ
B E C
O
D
UCEQ UCEQ+ICQR’L VCC
uCE
I CQ 1 最大交流功率P'om 2 R' L 2 I CQ ( I CQ R' L )，即图中阴影部分。 而负载电阻RL 上获得的输出功率Po 仅为P'om 中的一部分。 因此输出功率Po 很小，效率也很低(静态、动态时PV 不变)。
第9章 9.1
+VCC
ui +
(-)
VCC/2 + + C T2 RL uo 图9.1.4 OTL电路 T1 + T2 RL uo +VCC
T1
四、无输出电容的功率放大电路(OCL)
采用正、负双电源供电。T1、 T2交 替工作，输出与输入之间双向跟随。
互补：不同类型管子交替工作， 且均组成射极输出形式。 ui + (-)
图9.1.6 BTL电路
9.2 互补功率放大电路
9.2.1. OCL电路的组成及工作原理 ui 一、电路组成
1、基本OCL电路 +VCC T1 + ui (-) T2 -VCC