功率放大电路(ppt文档)
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第3章功率放大器PPT课件
缺 双电源， 点 电源利用率不高
最大输出功率
主
Pom
1 2
V
2 CC
RL
要 公
直流电源消耗功率
PE
2 VC
CIcm
式 效率 理 想 78.5%
最大管耗 PC1m 0.2Pom
OTL
结构简单，效率高，频率 响应好，易集成，单电源
输出需大电容， 电源利用率不高
Pom
1 8
V
2 CC
RL
PE
1 VC
CIcm
甲乙类工作状态失真大， 静态电流小 ，管耗小，效率较高。
单管甲类电路
做功放适合吗？
乙类推挽电路 iB
0
u BE
UomVCC2UCES
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。
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
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 uI 时 U B， U EV 2 CC
Uom(VCC
2)UCES 2
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。
开启 电压
① 静态时T1、T2处于临界导通状态， 有信号时至少有一只导通；
② 偏置电路对动态性能影响要小。
消除交越失真的互补输出级
静 态UB ： 1B2UD1UD2 动 态ub： 1ub2ui
若I
＞
2
基本放大电路课件-PPT(精)精选全文完整版
15.3.1 微变等效电路法
1.晶体管的微变等效电路
晶体管的微变等效电路可从晶体管特性曲线求出。
(1)输入回路
当信号很小时，在静态工作点
附近的输入特性在小范围内可近
似线性化。
晶体管的 输入电阻
输入特性
对于小功率三极管：
晶体管的输入回路(B、E 之间) 可用rbe等效代替，即由rbe来确 定ube和i 之间的关系。
放大的实质：
用小能量的信号通过三极管的电流控制作用，将放 大电路中直流电源的能量转化成交流能量输出。
对放大电路的基本要求： 1.要有足够的放大倍数(电压、电流、功率)。 2.尽可能小的波形失真。 另外还有输入电阻、输出电阻、通频带等其它技术 指标。
15.1共发射极放大电路的组成
15.1.1 共发射极放大电路组成
15.1.3 共发射极放大电路的电压放大作用
RB C₁
十
Ucc
RC
C
lB lc 十₂
T
十 UCE
UBE
u₀
iE
u₀=0
UBE=UBE
ucE=UCE
无输入信号(u;=0) 时：
CE
ic
WBE
iB
BE
IB
Ic
UCE
0
to
0
tO
结论：
(1)无输入信号电压时，三极管各电极上都是恒定
的
电压和电流：Ip、UBE和
ri≈be
当Rg>>r 时 ，
5.放大电路输出电阻的计算
放大电路对负载(或对后级放大电路)来说，是
一个信号源，可以将它进行戴维宁等效，等效电
源的内阻即为放大电路的输出电阻。
输出电阻是
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
功率放大器原理及电路图PPT课件
uA=（EC-UCES1） 。
ωt
VT2 ub2
ic2
RL uL
ui负半周时VT2管饱和导通，VT1管截止。VT2管的直流电源由电容C上充 的电尽荷管供每给管，饱u和A=导U通CE时S2的≈0电流很大，但相应的管压降很小，这样，每管的管 耗就很小，放大器的效率也就很高
uA近似为矩形波电压，幅值为（EC-2UCES）。若L、C和RL串联谐振回路调谐 在输入信号的角频率ω上，且回路的Q值足够高，则通过回路的电流ic1或ic2是角频 率为ω的余弦波，RL上可得相对输入信号不失真的输出功率。
0.5fβ fβ 0.2fT fT
第15页/共56页
1 高频功率放大器的动态特性
1、 放大区动态特性方程 当放大器工作在谐振状态时，其外部电路电压方程为：
若设： ub Ubm cost
ic
由上两式消除cos t 可得：
uBE
U BB
Ubm
EC uce U cm
又利用晶体管的内部特性关系式（折线方程）：
Icmax
ic
ic1
ic2 ic3
Ico
ωt
θc
θc
其中各系数分别为：
1
I co 2
icd (t )
I cmax
sinc c cosc ) 1 cosc
I cmax 0
c
1
I cm1 2
c c
ic
costd(t )
1
I cmax (
c
sin c cos c 1 cos c
(4)不能用线性模型电路分析，一般采用图解法分析和折线法
第1页/共56页
功率放大器按工作状态分类：
A（甲）类：导通角为 180o
功率放大器pptPPT课件
7
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
19
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。
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
19
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。
互补对称功率放大电路.ppt
OCL 电路和 OTL 电路的比较
电源
OCL 双电源
OTL 单电源
信号 频率响应 电路结构
交、直流 好
较简单
交流
fL 取决于输出耦合电容 C 较复杂
Pomax
1
U
2 om
1
V
2 CC
2 RL 2 RL
1
Uom2
1
V
2 CC
2 RL 8 RL
二、复合管互补对称放大电路
1. 复合管(达林顿管)
目的：实现管子参数的配对 (1 + 2 + 12) ib1
功率放大电路的类型
功率放大电路按其静态工作点在负载线上所处位置不同，可分为 甲类、甲乙类和乙类等类型。
iC
iC
iC
ICQ
Q1
UCEQ
ICQ
VCC uCE
Q2
ICQ
VCCuCE
VCQCu3 CE
甲类：Q点适中，在正 弦信号的整个周期内均 有电流流过BJT。
甲乙类：介于两者之间， 导通角大于180°
乙类：静态电流为0，BJT 只在正弦信号的半个周期 内均导通。
交流通路 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变， 则负载上得到的交流信号正负半周对称。
(4) 交越失真
ui
当输入信号ui为正弦波时，
输出信号在过零前后出现的
O
t
失真称为交越失真。
交越失真产生的原因
uo
由于晶体管特性存在非线性，
ui < 死区电压晶体管导通不好。 O 克服交越失真的措施
交越失真
t
采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作 点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。
功率放大器ppt课件13页PPT
E类放大器 G类放大器
4.发展历程
1948年Shockly、Bardeen和Brittain 等人发明双极晶体管(BJT)，从那时起， 对它进行了持续不断的研究和改进，BJT 是目前应用最广泛的半导体器件之一。
1952年提出了结型场效应管(JFET)，随后砷 化镓肖特基势垒场效应管(GaAs FET)应运而 生。
3.功率放大器的类型
A类 当效率不是最重要的时候，绝大多数小信号线 性放大器就设计成A类，即输出级元件总是处 于导通区。A类放大器一般比其它类型线性度 更好，也较为简单，但效率非常低。理论值不 超过50%。
A类放大器
B类与AB类 在B类中，有两个组输出器件分别放大正负 半周，每一个都精确地在输入信号的180度 或半周期时交互导通。AB类放大器在A类 与B类的一种折衷，它改善了小信号输出的 线性度，具有较高的效率，通常用于低频 放大器中。或者也用于其它线性度和效率 都很重要的设计。
70年代以后，GaAs单晶及其外延技术获得突 破，砷化镓金属半导体场效应晶体管(GaAs MESFET)研制成功。GaAs MESFET微波固 态功率放大器具有高频率、低噪声、大功率 等一系列优点。现有的功率GaAs MESFET 在s波段单管可产生80W的射频输出功率，其 功率附加效率(PAE)口达40％，在Ka波段功 率输出有1W，而功率附加效率约为20％
功率放大器
Power Amplifier
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.功率放大器的定义
在给定失真率条件下，能产生最大功率输出 以驱动某一负载的放大器。功率放大器的 作用是放大来自前放大器的信号，产生足 够的不失真输出功率 。
功率放大器在发射机中的位置
2.功率放大器的现状与用途
《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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部），信号波形正负半周均不失真 。电路中存在的静态电流
（ICQ），在晶体管和射极电阻中造成较大静态损耗，致使效 率降低。设Q点正好在负载线中点，若忽略晶体管的饱和压降，
则有：
U CEQ
U CC 2
I CQ
U CC 2
RE
PE
UccICQ
U
2 cc
2RE
2
P0
U CEQ 2
ICQ 2
U CC 2
每只管子最大管耗为 0.2Pom 最大允许管耗: PCM > 0.2 Pom 最大耐压值: U(BR)CEO > 2VCC
.最大集电极电流: ICM > VCC / RL
+ ui
+VCC T1
+
RL
uo
T2
VEE
例 1 已知：VCC = VEE = 24 V，RL = 8 ， 忽略 UCE(sat) 求 Pom 以及此时的 PDC、PT1， 并选管。
ui < 死区电压晶体管导通不好。
O
t
克服交越失真的措施
采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于
截止点，即工作于甲乙类状态。
输入输入波形图
ui
uo ´ uo uo
死区电压
T1
+USC
ui T2
iL RL
uo
-USC
交越失真
特点： T1
(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间于半个周期 ；
ui
U CC 2
时，T1导通、T2截止；
ui
U CC 2
时，T1截止、 T2导通。
T1
ic1
+USC 交越失真
（UC相当于电源）
ui
若输出电容足够大，其上电压基 本保持不变，则负载上得到的交 流信号正负半周对称，但存在交 越失真。
A+ C
RL
UL
T2 ic2
4、输出功率及效率
若忽略交越失真的影响，且 ui 幅度足够大。则：
Pomax 100 %
PE
Pomax : 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率。
与前面介绍的电压放大电路有本质上的区别
电压放大电路的要求 功率放大的特殊要求
三极管工作在放大状态 主要讨论的是电压增益、输 入和输出电阻等
不失真 Pomax 大，三极管尽限工作
= Pomax / PDC 要高
RL
T6
-UCC
二、甲乙类单电源互补对称电路
如图所示，T3 组成前置放大级，T2和T1组成互补对称电路 输出级。静态时，通常K点电位VK = VC = VCC/ 2。为了 提高电路工作点的稳定性能，常将 K 点通过电阻分压 (R1,R2)与前置放大电路的输入端相连，以引入负反馈。 其最终结果是使VK趋于稳定。R1,R2 引入了交流负反馈， 改善了性能指标。
iL
+
+
T1
–
Re
ui
+
–
–
RL
T2
Rb2
输出变压器：将两个集
输入变压器：将输入信号分成两个大 电极输出信号合为一个
小相等相位相反的信号，分别送两个 信号，耦合到副边输出
放大器的基极，使T1、T2轮流导通。 给负载。
直流通道 变压器线圈对于直 流相当于短路
Rb1
ui
Rb1 T1Re
iL UCC
RL
RL
-
V0
-
Vcc
两射极输出器组成的基本互补对称电路
(a)基本互 补对称电路
(b)由NPN管组 成的射极输出器
(c)由PNP管组 成的射极输出器
1、工作原理（设ui为正弦波） 静态时：
ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V
动态时：
ui > 0V
T1导通，T2截止 ui iL= ic1 ;
Rb2T2
UCC
对于任何一个三极管都是静态 工作点稳定的共射极放大器
T1 Re
T2 Rb2
UCC Rb1
两个三极管的静态
T1 工作点都设在刚刚
Rb2
超过死区, IB很 小,IC也很小,降低
Q
Re 直流功耗。
交流通道
ui>0 ui<0 ui
Rb1
iL USC
T1
Re
ui
RL
T2 Rb2
输入信号正半周，T1导通，T2截止
(3) 存在交越失真。
ui
T2
+UCC
iL RL
uo
-UCC
3、最大输出功率及效率的计算
假设 ui 为正弦波且幅度足够大，T1、
T2导通时均能饱和，此时输出达到最大 值。
T1
若忽略晶体管的饱和压降，
则负载（RL)上的电压和电流分 别为：
U Lmax U CC
ui
I Lmax U CC RL
无输出变压器的互补对称功放电路(OTL)
1、特点
1. 单电源供电；
2. 输出加有大电容。
T1
+UCC
2、静态分析
令： ui
U SC 2
UCC/2 ui
则 T1、T2 特性对称，
UA
U SC 2
,
UC
U SC 2
UC A+ -
C
RL
UL
T2
3、动态分析
设输入端在0.5USC直流电平基础上加入正弦信号
给 T1、T2 提 D3 供静态电压 D4
T1 +
RL uo
t +
ui
T5
T2 VEE
利用二极管进行偏置的互补对称电路
当 ui = 0 时，T1、T2 微导通。 ic1= ic2, v0=0
当 ui < 0 ( 至 )， T1 微导通 充分导通 微导通； T2 微导通 截止 微导通。
t
ULmax t
实用OTL互补输出功放电路
+USC
调节R,使静态 UA=0.5USC
R
D1
b1
Re1 、 Re2：电阻值1~2， T1 射极负反馈电阻，也起限
流保护作用
Re1 A
C
D2
Re2
b2
RL
T2
ui
T3
D1 、 D2使b1和b2之间的电位差等于2 个二极管正向压降，克服交越失真
5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless)
基本不失真。
IBQ
uBE
t
uB1
iC
t
UT
ICQ
iC UCC /RE ib
IBQ Q UCC uce
2. UBE电压倍增电路 为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真
电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。
图中B1、B2分别接T1、 T2的基极。假设I >>IB，则
U
U BE
[解]
+VCC T1
Pom
V
2 CC
2RL
242 28
36 (W)
+ ui
PDC=2V2CC / RL
= 2 242 // ( 8) = 45.9 (W)
+
RL uo
T2
VEE
PT1
1 2
( PDC
Po ) =
0.5
(45.9
36)
=
4.9
(W)
PT1m 0.2 36 7.2 (W)
U(BR)CEO > 48 V
ICM > 24 / 8 = 3 (A)
PCM = 10 15 W 可选： U(BR)CEO = 60 100 V
ICM = 5 A
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
一、甲乙类双电源互补对称功率放大电路
克服交越失真思路：
iC ICQ1 ICQ20
电路： R
+VCC
非线性失真要小
管耗尽可能小
晶体管的工作状态
IC
iC
Q
O
UCE O
IC
iC
Q
O
UCE O
IC态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通 静态IC较大，波形 t 好, 管耗大效率低。
乙类工作状态
晶体管只在输入信号
的半个周期内导通，
t
静态IC=0，波形严重 失真, 管耗小效率高。
U Lmax
UCC 2
,
I Lmax
UCC 2RL
ui
PLmax
U Lmax 2
I Lmax 2
UC2C 8RL
U CC 2
I av
1
2
PE UCC PLmax
U CC 0 2RL
Iav
sintd
UC2C
2RL
78.5%
(t
)
uL
PE 4
I av1
U CC
RL
U CC ic1 RL
UCC1 =UCC2 =UCC
两个电源提供的总功率为：
2
t
PE
PE1 PE 2
2UCC
UCC
RL
2U
2 CC
RL