模电功率放大电路
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模拟电子技术第七章 功率放大电路
模拟电子线路
甲乙类工作状态 设置静态工作点使静态电流Ic略大于零，则输入信号等 于零时电源输出的功率也等于零，信号增大时电源供给 的功率也随之增大。 只能工作于大半个信号周期，信号严重失真。
6、晶体管的散热和保护 功率放大器相当大的功率耗散在晶体管的集电结上，工 作温度较高，覆加散热片可避免温度带来的损害。此外， 还需注意对大电压和大电流的保护。
NPN复 合管
PNP复 合管
R1、D1、D2是复合管的基 极偏置电路；R3、R4用于减 少复合管的穿透电流；R5、 R6用来稳定T3、T5管的静态 工作点。
准互补对称功率放大电路
模拟电子线路
2、单电源甲乙类互补对称电路
负半周T1导通，有电流通
过负载RL，同时向C充电
正半周T2导通，则已充电
的电容C通过负载RL放电。
模拟电子线路
vBE 2
iC1
VBE (th)
O
VBE (th)
iC 2
O
iL iC1 iC 2
O
vBE1
交越失真
t
vi
t
乙类互补对称电路的交越失真
模拟电子线路
2、双电源甲乙类互补对称电路
在乙类互补对称电路的两基极间加上二极管，给T2和T3 提供一定的稍大于Vth的正向偏压，使两管具有适当的静 态电路，离开截止区，从而消除了交越失真。
iC1
vBE 2
VBE (th)
O O
VBE (th)
vBE1
iC 2 甲乙类互补对称放大器的转移特性
模拟电子线路
T3为前置电压 放大电路，作推动级； D1和D2接在T2、T3的 基极回路内，给T2、T3 提供一合适的正偏压， 使两管处于微导通状态； 静态时由于T1T2互补， 电路对称，RL上无电流 通过；当有小信号输入时， 仍能基本上得到线足够大时，Vcem=IcmRL=Vcc-VCE(sat)，如忽
甲乙类工作状态 设置静态工作点使静态电流Ic略大于零，则输入信号等 于零时电源输出的功率也等于零，信号增大时电源供给 的功率也随之增大。 只能工作于大半个信号周期，信号严重失真。
6、晶体管的散热和保护 功率放大器相当大的功率耗散在晶体管的集电结上，工 作温度较高，覆加散热片可避免温度带来的损害。此外， 还需注意对大电压和大电流的保护。
NPN复 合管
PNP复 合管
R1、D1、D2是复合管的基 极偏置电路；R3、R4用于减 少复合管的穿透电流；R5、 R6用来稳定T3、T5管的静态 工作点。
准互补对称功率放大电路
模拟电子线路
2、单电源甲乙类互补对称电路
负半周T1导通，有电流通
过负载RL，同时向C充电
正半周T2导通，则已充电
的电容C通过负载RL放电。
模拟电子线路
vBE 2
iC1
VBE (th)
O
VBE (th)
iC 2
O
iL iC1 iC 2
O
vBE1
交越失真
t
vi
t
乙类互补对称电路的交越失真
模拟电子线路
2、双电源甲乙类互补对称电路
在乙类互补对称电路的两基极间加上二极管，给T2和T3 提供一定的稍大于Vth的正向偏压，使两管具有适当的静 态电路，离开截止区，从而消除了交越失真。
iC1
vBE 2
VBE (th)
O O
VBE (th)
vBE1
iC 2 甲乙类互补对称放大器的转移特性
模拟电子线路
T3为前置电压 放大电路，作推动级； D1和D2接在T2、T3的 基极回路内，给T2、T3 提供一合适的正偏压， 使两管处于微导通状态； 静态时由于T1T2互补， 电路对称，RL上无电流 通过；当有小信号输入时， 仍能基本上得到线足够大时，Vcem=IcmRL=Vcc-VCE(sat)，如忽
模电第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路
主要内容：
& 9.1 功率放大电路概述 & 9.2 互补功率放大电路
9.1
功率放大电路概述
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，简称功放。 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、继电器动作、 仪表指 针偏转等。 功放电路的要求： 1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最
希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信 号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率 也随之增大，从而提高效率。 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 无输入信号，二管截止。 有输入信号，二管交替导 通。 同类型管子在电路中交 替导通的方式称为“推挽” 工作方式。
图9.1.3 变压器耦合乙类推挽功率放大电路
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。
9.1.1
功率放大电路的特点
一、主要技术指标
1.最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是 交流功率，表达式为Po＝IoUo（电压电流为有效值）。 最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可 能获得的最大交流功率 2.转换效率 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率 之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。
当输入信号为正弦交流电时 当 ui = 0 时，T1、T2 微导通。
当 ui ＞ 0 ( 至 )： T1 微导通 充分导通 微导通；
T2 微导通 截止 微导通。 当 ui ＜ 0 ( 至 )： T2 微导通 充分导通 微导通； T1 微导通 截止 微导通。 二管导通的时间都比输入信号的 半个周期更长，功放电路工作在 甲乙类状态。
主要内容：
& 9.1 功率放大电路概述 & 9.2 互补功率放大电路
9.1
功率放大电路概述
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，简称功放。 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、继电器动作、 仪表指 针偏转等。 功放电路的要求： 1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最
希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信 号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率 也随之增大，从而提高效率。 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 无输入信号，二管截止。 有输入信号，二管交替导 通。 同类型管子在电路中交 替导通的方式称为“推挽” 工作方式。
图9.1.3 变压器耦合乙类推挽功率放大电路
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。
9.1.1
功率放大电路的特点
一、主要技术指标
1.最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是 交流功率，表达式为Po＝IoUo（电压电流为有效值）。 最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可 能获得的最大交流功率 2.转换效率 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率 之比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。
当输入信号为正弦交流电时 当 ui = 0 时，T1、T2 微导通。
当 ui ＞ 0 ( 至 )： T1 微导通 充分导通 微导通；
T2 微导通 截止 微导通。 当 ui ＜ 0 ( 至 )： T2 微导通 充分导通 微导通； T1 微导通 截止 微导通。 二管导通的时间都比输入信号的 半个周期更长，功放电路工作在 甲乙类状态。
模电课件第7章功率放大电路1
交越失真
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 动画7-2 甲乙类互补功率放大电路
甲乙类双电源互补对称电路
VCE4
R1 R2 R2
VBE4
VBE4可认为是定值
R1、R2不变时，VCE4也 是定值，可看作是一个直流 电源。
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。
功率放大电路的特点及主要研究对象
1.要求输出功率尽可能大； 2.要求效率要高； 3.非线性失真要小； 4.分析方法用图解法； 5.要考虑散热措施及过流过压保护措施。
一、为了获得大的输出功率，可以 1、提高电源电压 2、选择大功率管 3、改善散热条件
单电源OTL 互补功率放大电路
动画7-3
采用单电源的互补对称电路
采用单电源互补对称功率放大电路 计算各参数时,电源用Vcc/2代替
动画7-3
7.3.2 采用复合管的互补功率放大电路
当输出功率较大时，往往采用复合管，复 合管有四种形式
复合管的极 性由前面的一个 三极管决定。由 NPN-NPN或PNPPNP复合而成的 一般称为达林顿 管。
四种类型的复合管
采用复合管组成的准互补对称电路
采用复合管组成的 准互补对称功率放大电路
采用复合管组成的单电源准互补对称电路
由集成运放作前置级的准互补功放电路
OCL准互补对称功率放大电路
7.3.3 集成功率放大器
集成功率放大器广泛用于音响、电视和小 电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大 器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级 而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就 是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的 使用方法原则上与集成运算放大器相同。
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 动画7-2 甲乙类互补功率放大电路
甲乙类双电源互补对称电路
VCE4
R1 R2 R2
VBE4
VBE4可认为是定值
R1、R2不变时，VCE4也 是定值，可看作是一个直流 电源。
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。
功率放大电路的特点及主要研究对象
1.要求输出功率尽可能大； 2.要求效率要高； 3.非线性失真要小； 4.分析方法用图解法； 5.要考虑散热措施及过流过压保护措施。
一、为了获得大的输出功率，可以 1、提高电源电压 2、选择大功率管 3、改善散热条件
单电源OTL 互补功率放大电路
动画7-3
采用单电源的互补对称电路
采用单电源互补对称功率放大电路 计算各参数时,电源用Vcc/2代替
动画7-3
7.3.2 采用复合管的互补功率放大电路
当输出功率较大时，往往采用复合管，复 合管有四种形式
复合管的极 性由前面的一个 三极管决定。由 NPN-NPN或PNPPNP复合而成的 一般称为达林顿 管。
四种类型的复合管
采用复合管组成的准互补对称电路
采用复合管组成的 准互补对称功率放大电路
采用复合管组成的单电源准互补对称电路
由集成运放作前置级的准互补功放电路
OCL准互补对称功率放大电路
7.3.3 集成功率放大器
集成功率放大器广泛用于音响、电视和小 电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大 器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级 而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就 是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的 使用方法原则上与集成运算放大器相同。
模电 第8章 功率放大电路
iC/mA
功率三角形
Q` Q
60uA 40uA
60uA
Iom
ICQ t
Q
40uA 20uA
Q`` 20uA
Vo
m
vCE/V vCE/V
t
vCE/V
但是非线性失真会变严重 Vom
t
VCEQ
6
+VCC
(3) 如何提高输出功率(a)
Vom、Iom Po
+
2 CC
Rb
c b e RL T
Vom I om 1 Po = Vo I o Vom I om 2 2 2 1 VCC VCC , I Vommax ommax 2 RL 2
Rs
Ii + Vi –
+ Vi1 Ri1 –
Ro1
Ro2
Ro3
Io
+ –
+ Vs –
+ 放大电路 –
+ +
Ri2
AVO1Vi1 Vo1 Vi2
+ 放大电路 –
+ +
Ri3
AVO2Vi2 Vo2 Vi3
+ 放大电路 –
+ Vo –
RL
AVO3Vi3 Vo3
–
–
–
–
输入级—Ri 共集、共射
Ri 2个信号 相减
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 几个特殊问题（主要研究对象）
Vom I om (3) 如何提高输出功率(a) Po = Vo I o 2 2
Vom、Iom Po
(3) 如何提高输出功率(b) Po = PV PT PT Po （即提高效率） 减小直流功率消耗减小PT
功率三角形
Q` Q
60uA 40uA
60uA
Iom
ICQ t
Q
40uA 20uA
Q`` 20uA
Vo
m
vCE/V vCE/V
t
vCE/V
但是非线性失真会变严重 Vom
t
VCEQ
6
+VCC
(3) 如何提高输出功率(a)
Vom、Iom Po
+
2 CC
Rb
c b e RL T
Vom I om 1 Po = Vo I o Vom I om 2 2 2 1 VCC VCC , I Vommax ommax 2 RL 2
Rs
Ii + Vi –
+ Vi1 Ri1 –
Ro1
Ro2
Ro3
Io
+ –
+ Vs –
+ 放大电路 –
+ +
Ri2
AVO1Vi1 Vo1 Vi2
+ 放大电路 –
+ +
Ri3
AVO2Vi2 Vo2 Vi3
+ 放大电路 –
+ Vo –
RL
AVO3Vi3 Vo3
–
–
–
–
输入级—Ri 共集、共射
Ri 2个信号 相减
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象 几个特殊问题（主要研究对象）
Vom I om (3) 如何提高输出功率(a) Po = Vo I o 2 2
Vom、Iom Po
(3) 如何提高输出功率(b) Po = PV PT PT Po （即提高效率） 减小直流功率消耗减小PT
模电实验十-功率放大电路实验
放大8.2Ω负载（扬声器）时的指标。
五．实验报告要求 1．掌握电路工作原理和各元器件的作用。 2. 为什么要调整中点电压? 3. 整理实验数据，并与理论值比较，分析误差原因。
三、实验电路原理图
两个二极管D1、D2供给V2和V3一定的正偏压，使两管在静态时处于微导通状态，以克服交越失真。
D1
D2
实验板 （实验箱的右下角）
1. 静态工作点的调节：在没有交流信号输入的情况下，调节电位器使中点A的电位等于Vcc/2。
四.实验内容及步骤
调节电位器使得A点电压为6V
实验十一 功率放大电路实验
一．实验目的 1、理解OTL低频功率放大器的工作原理 2、学习0TL功率放大器的工作点的调试方法 3、学会功放电路输出功率、效率的测试方法
二. 实验仪器 1.低频信号源 2.双踪示波器 3.低频毫伏表 4.万用表 5.模拟电路实验箱
用一根导线引+12V到Vcc
A
2. 测量额定功率
输入端接f=1kHz，幅度约为200mVpp的正弦信号。用示波器观察输出信号的波形。逐渐增大输入信号的幅度，直到刚好使输出波形不出现失真为止，此时的输出电压为最大不失真电压Vom ，输出功率为最大不失真功率。
3. 测量效率
式中POM为输出的额定功率，PC为输出额定功率时所消耗的电源功率。在测额定功率的基础上，把数字万用表为电流档（200mA），串入12V电源与功放电路之间，如下图，读出ICC。Pc=Vcc×ICC
五．实验报告要求 1．掌握电路工作原理和各元器件的作用。 2. 为什么要调整中点电压? 3. 整理实验数据，并与理论值比较，分析误差原因。
三、实验电路原理图
两个二极管D1、D2供给V2和V3一定的正偏压，使两管在静态时处于微导通状态，以克服交越失真。
D1
D2
实验板 （实验箱的右下角）
1. 静态工作点的调节：在没有交流信号输入的情况下，调节电位器使中点A的电位等于Vcc/2。
四.实验内容及步骤
调节电位器使得A点电压为6V
实验十一 功率放大电路实验
一．实验目的 1、理解OTL低频功率放大器的工作原理 2、学习0TL功率放大器的工作点的调试方法 3、学会功放电路输出功率、效率的测试方法
二. 实验仪器 1.低频信号源 2.双踪示波器 3.低频毫伏表 4.万用表 5.模拟电路实验箱
用一根导线引+12V到Vcc
A
2. 测量额定功率
输入端接f=1kHz，幅度约为200mVpp的正弦信号。用示波器观察输出信号的波形。逐渐增大输入信号的幅度，直到刚好使输出波形不出现失真为止，此时的输出电压为最大不失真电压Vom ，输出功率为最大不失真功率。
3. 测量效率
式中POM为输出的额定功率，PC为输出额定功率时所消耗的电源功率。在测额定功率的基础上，把数字万用表为电流档（200mA），串入12V电源与功放电路之间，如下图，读出ICC。Pc=Vcc×ICC
模拟电子技术基础课件——功率放大电路
RL
Pom VCC UCES
PV 4 VCC
若忽略UCES：
PV 2 VCC 2
RL
78.5%
4
四、 OCL电路中晶体管的选择 一、最大管压降
uCE max 2VCC UCES
UCE max 2VCC
二、集电极最大电流
I C max
I E max
VCC UCES RL
78.5%
4
两种互补功率放大电路性能指标的比较：
OCL电路
Pom
U
2 om
(VCC
UCES )2
RL
2RL
OTL电路
Pom
U
2 om
(1 VCC 2
UCES )2
RL
2RL
Pom
U
2 om
V2 CC
RL 2RL
Pom
U
2 om
V2 CC
RL 8RL
78.5%
4
78.5%
4
略大于T1管和T2管 开启电压之和。两 只管子均处于微导 通状态。
通过调节R2使UE为 VCC/2，即电容电压 为VCC/2 。
ic1 ic2 iL 0
二、工作原理
动态： D1、D2的动态电阻很小， R2的阻值也较小。
uB1 uB2 ui
ui处在正半波:
ui 0
uBE1
uBE2
iC1 iE1 iC2 iE2
动态： D1、D2的动态电阻很小， R2的阻值也较小。
uB1 uB2 ui
ui处在正半波:
ui 0
uBE1
uBE2
iC1 iE1 iC2 iE2
iL iE1
uO ui
模电课件第七章功率放大电路
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。
2
功放电路的特殊问题
1、输出功率
为获得大的功率输出，要求功放管的电压电流都有 足够大的输出幅度，因此管子通常在极限状态下工 作。主要技术指标：最大输出功率Pom。
2、效率 功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得 到的。其转换能力称集电极效率，即
二极管提供偏置
16
UBE倍增电路提供偏置
3 单电源互补推挽放大电路OTL电路
R1、R2提供合适的直流 偏置，并使
UK UC VCC 2
当ui<0，T2导电，iC2流过 RL，同时向C充电；
当ui>0，T3导电，C通过 RL放电。
17
可用一个电源VCC和一个电 容C代替双电源。 由于T2、T3的工作电压均为 0.5VCC，因而Po、PT、Pv等 的计算，只须将乙类互补电 路指标计算中的VCC代之以 0.5VCC即可。
5
甲类：Q点设在放大区中 部，整个信号周期内iC≥0
最低， ≤50%。
失真最小。
乙类：Q点设在截止区边 缘，信号半周期内iC≥0。
最高， 可接近78.5%。
失真最大。
甲乙类：管子在静态时微导 通，信号半周期以上iC≥0。
略低于乙类。
6
§7.2 互补推挽功率放大电路
乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失 真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构 上采取措施。
乙类互补推挽放大电路 甲乙类互补推挽放大电路 单电源互补推挽放大电路 采用复合管的功率输出级
7
7.2.1 乙类互补推挽放大电路
1、电路结构 T1为NPN管，与负载RL组成 正向跟随ui的射极输出器； T2为PNP管，与负载RL组成 反向跟随ui的射极输出器；
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。
2
功放电路的特殊问题
1、输出功率
为获得大的功率输出，要求功放管的电压电流都有 足够大的输出幅度，因此管子通常在极限状态下工 作。主要技术指标：最大输出功率Pom。
2、效率 功率放大器的输出功率是由直流电源能量转换得 到的。其转换能力称集电极效率，即
二极管提供偏置
16
UBE倍增电路提供偏置
3 单电源互补推挽放大电路OTL电路
R1、R2提供合适的直流 偏置，并使
UK UC VCC 2
当ui<0，T2导电，iC2流过 RL，同时向C充电；
当ui>0，T3导电，C通过 RL放电。
17
可用一个电源VCC和一个电 容C代替双电源。 由于T2、T3的工作电压均为 0.5VCC，因而Po、PT、Pv等 的计算，只须将乙类互补电 路指标计算中的VCC代之以 0.5VCC即可。
5
甲类：Q点设在放大区中 部，整个信号周期内iC≥0
最低， ≤50%。
失真最小。
乙类：Q点设在截止区边 缘，信号半周期内iC≥0。
最高， 可接近78.5%。
失真最大。
甲乙类：管子在静态时微导 通，信号半周期以上iC≥0。
略低于乙类。
6
§7.2 互补推挽功率放大电路
乙类和甲乙类放大的效率较高，但波形严重失 真。为解决效率和失真的矛盾，需要在电路结构 上采取措施。
乙类互补推挽放大电路 甲乙类互补推挽放大电路 单电源互补推挽放大电路 采用复合管的功率输出级
7
7.2.1 乙类互补推挽放大电路
1、电路结构 T1为NPN管，与负载RL组成 正向跟随ui的射极输出器； T2为PNP管，与负载RL组成 反向跟随ui的射极输出器；
模拟电子技术基础课件第八章功率放大电路
• 10、一个人的梦想也许不值钱，但一个人的努力很值 钱。11/21/2020 3:46:06 AM03:46:062020/11/21
• 11、在真实的生命里，每桩伟业都由信心开始，并由 信心跨出第一步。11/21/2020 3:46 AM11/21/2020 3:46
AM20.11.2120.11.21
每天只看目标，别老想障碍
•
3、
。20.1 1.2103: 46:060 3:46Nov -2021-Nov-20
宁愿辛苦一阵子，不要辛苦一辈子
•
4、
。03:4 6:0603: 46:060 3:46Sat urday, November 21, 2020
• •
积极向上的心态，是成功者的最基本要素 5、
8.3.2 分析计算
3. 电源供给的功率PV
PV = Po PT
2VCCVom πRL
当
Vom
VCC
时，
PVm
2 π
VCC2 RL
4. 效率
= Po π Vom
PV 4 VCC
当
Vom VCC 时，
π 78.5 %
4
8.3.3 功率BJT的选择
1. 最大管耗和最大输出功率的关系
当 VCC VEE 15V IBiAS 1.85A RL 8 vI VBiAS vi VBIAS=0.6V
放大器的效率 η Pom (PVC PVE ) 100% 24.7% 效率低 end
8.3 乙类双电源互补对称 功率放大电路
8.3.1 电路组成 8.3.2 分析计算 8.3.3 功率BJT的选择
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°
(模电)功率放大电路课件
uCE
ICQ
VCC uCE
Q3
互补对称功率放大器的类型
互补对称功放的类型
双电源电路 又称OCL电路 （无输出电容） 又分乙类、甲乙类 两种
单电源电路 又称OTL电路 （无输出变压器） 又分乙类、甲乙类 两种
5.2 乙类互补对称功率放大电路
互补对称结构：
电路中采用两个晶 体管：NPN、PNP各 一支； 两管特性一致。组 成互补对称式射极输 出器；
Ｔ １
D1 D2
uo
RL
Ｔ ２
R2
－ CC
V
二. 甲乙类单电源OTL互补对称电路
基本原理 . 单电源供电；
R8 R1 T3 R2 RW ui R6 T4 R5 T2 RL UP + VCC T1 C uO
. 输出加有大电容。
（1）静态偏置
调整RW阻值的大 小，可使
1 U P VCC 2
此时电容上电压
PE = Po PT
4.效率
2VCCUom RL
2 VCC RL
2
当 U V 时， PEm om CC
最高效率max
Po Uom = PE 4 VCC
max Uom VCC 时，
4
78.5 %
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
一. 甲乙类双电源OCL互补对称电路 基本原理
本章小结
1．功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输出 电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率 和效率。 2．为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲乙 类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放大 器理论上的最大输出效率可以达到78.5％。 3．互补对称功率放大器的几种主要结构： OCL（双电源）——乙类 甲乙类。 OTL（单电源）——乙类 甲乙类。 4． LM386是通用型集成功率放大器,让学生利用LM386制作迷你 音箱并掌握其电路原理，学习装配、焊接、调试的基本操作技 能。
模电9-功率放大电路
（1）乙类对称功放原理电路 （2）图解分析
T1放大正半周信号如左图 所示（ 所示（T2放大负半周信号与 此类似） 此类似）。
（3）参量计算 最大不失真交流功率P 最大不失真交流功率 om Uom = VCC/2 - UCES ≈ VCC / 2 Iom ≈Uom / R L Pom = Uom Iom /2 =（VCC/2 - UCES）2 /2 R L （ 忽略UCES ，则有 om≈VCC2 /8R L 则有P 忽略 直流电源所提供功率P 直流电源所提供功率 V
9.3 集成功率放大器
芯片如图所示。按管脚分布联接使用即可。 芯片如图所示。按管脚分布联接使用即可。
作业
• 练习：9.1、9.2 • 习题：9.4、9.7、9.12
9.1 功率放大器特点
功率（能量）并不能放大，功率放大器的工作过程， 功率（能量）并不能放大，功率放大器的工作过程， 实质上是直流功率（能量）转换为交流功率的过程。 实质上是直流功率（能量）转换为交流功率的过程。
1．对功放的要求（功放的特点） 对功放的要求（功放的特点）
电路输出功率尽可能大； （1）电路输出功率尽可能大； （2）放大器处于大信号工作状态 ； （3）三极管要尽限使用 ； （4）转换效率高 ； （5）非线性失真要小 ； （6）用图解法分析 ； （7）要解决散热问题 。
3．甲类功率放大器
三极管工作在甲类状态， 三极管工作在甲类状态， 但受输出限制，功率较小。 但受输出限制，功率较小。
4．乙类推挽功率放大器
两只三极管交替工作， 两只三极管交替工作， 输出功率较大。 输出功率较大。但变压器 体积较大，不太实用。 体积较大，不太实用。
9.2 互补对称功率放大器
1．OTL互补对称 IC1=VCC2/2πRL = 4 Pom /π
T1放大正半周信号如左图 所示（ 所示（T2放大负半周信号与 此类似） 此类似）。
（3）参量计算 最大不失真交流功率P 最大不失真交流功率 om Uom = VCC/2 - UCES ≈ VCC / 2 Iom ≈Uom / R L Pom = Uom Iom /2 =（VCC/2 - UCES）2 /2 R L （ 忽略UCES ，则有 om≈VCC2 /8R L 则有P 忽略 直流电源所提供功率P 直流电源所提供功率 V
9.3 集成功率放大器
芯片如图所示。按管脚分布联接使用即可。 芯片如图所示。按管脚分布联接使用即可。
作业
• 练习：9.1、9.2 • 习题：9.4、9.7、9.12
9.1 功率放大器特点
功率（能量）并不能放大，功率放大器的工作过程， 功率（能量）并不能放大，功率放大器的工作过程， 实质上是直流功率（能量）转换为交流功率的过程。 实质上是直流功率（能量）转换为交流功率的过程。
1．对功放的要求（功放的特点） 对功放的要求（功放的特点）
电路输出功率尽可能大； （1）电路输出功率尽可能大； （2）放大器处于大信号工作状态 ； （3）三极管要尽限使用 ； （4）转换效率高 ； （5）非线性失真要小 ； （6）用图解法分析 ； （7）要解决散热问题 。
3．甲类功率放大器
三极管工作在甲类状态， 三极管工作在甲类状态， 但受输出限制，功率较小。 但受输出限制，功率较小。
4．乙类推挽功率放大器
两只三极管交替工作， 两只三极管交替工作， 输出功率较大。 输出功率较大。但变压器 体积较大，不太实用。 体积较大，不太实用。
9.2 互补对称功率放大器
1．OTL互补对称 IC1=VCC2/2πRL = 4 Pom /π
模拟电子技术6 功率放大电路
(VCC VCES )2
Pomax =
2 RL
忽略VCES时:
Pomax
VCC2 2 RL
(VCC VCES )2 2RL
6.2.2 电路分析
2. 电源供给的功率PV
PV
=2
1
2
0
VCCi
C
d
t
2VCC
1
2
0 Iomsin td( t)
VCC
2
2
Vom sin td( t) 2 VCCVom
6.2.2 电路分析
图解分析
输出电流和电压的最大动态范围:
Vom(max) VCC VCES VCC
I om (max)
VCC RL
NPN管的输出特性曲线
交流负载线
PNP管的输出特 性曲线
6.2.2 电路分析
1.实际输出功率:
(Vom )2
Po =
2 RL
Vom2 2RL
最大不失真输出功率Pomax :
静态时，偏置电路使
VK＝VC≈VCC/2（电容C充电达到 稳态）。
当有信号vi时 负半周T1导通，有电流通过负载 RL，同时向C充电 正半周T2导通，则已充电的电容 C通过负载RL放电。
只要满足RLC >>T信，电容C就 可充当原来的－VCC。
计算Po、PT、PV和PTm的公式 必须加以修正，以VCC/2代替原 来公式中的VCC。 单电源甲乙类互补对称功放电路又称为0TL电路。
0 RL
RL
当 Vom VCC 时，
PVmax
2 π
VCC2 RL
6.2.2 电路分析
3. 管耗PT
PT =2PT1=PV Po
模电功率放大电路
iE e
(a) NPN型
e
2.复合互补对称电路
e
b T1
iB
iE≈β1β2iB T2
b iB
iC (b) PNP型
c
e iE
iC c
2.复合互补对称电路
c c
iC≈β1β2iB
b T1
iC b
iB
T2
iB
iE
iE (c) PNP型
e
e
2.复合互补对称电路
c
iC≈β1β2iB
b T1
iB
T2 iE
在图所示复合管中，判断它们的连接方式哪些是 正确的？哪些是错误的？哪些等效为NPN管？哪 些等效为PNP管？
解：(a)错。(b)错。(c)对，PNP型。(d)对， NPN。
⑵ 准互补对称电路(Quasi Complementary Emitter Follower)
互补对称电路中，两个输出管是互补工作的， 因而要求两管为不同类型，一个为NPN型，而 另一个则为PNP型。
⑵功率管c-e极间的最大压 +
降 为 2VCC ， 所 以 应 选 |U(BR)CEO|>2VCC；
ui _
⑶功率管的最大集电极电
流 为 VCC/RL ， 因 此 晶 体 管 的ICM不宜低于此值。
+VCC
T1
io +
T2 RL
uo _
-VCC
2. 复合互补对称电路
⑴ 复合管(Darlington Connection)
dPT 2VC2C2VC2CK0
dK RL 2RL
K 2
0.636
将其代入PT式中得
P Tm 2 ax V R C 2 LC 2 2 V R C 2 LC 4 2 2 V 2 R C 2 LC 4 2P O M 0 .4 P OM
模拟电子技术 第7章功率放大电路
2 om
Po,max
2 1 VCC = 2 RL
③ 直流电源供给的功率PE
2 2 2VCCVom 1 Vom 2 VCCVom Vom PE Po PT 2 RL RL π 4 πRL
PE,max
2 2 VCC = π RL
④ 直流电源转换效率η
π 4
Vom 电压利用系数： VCC
αmax = 1
ηmax = π 78.5% 4
7.2.3 管耗功率与功率管的选用原则 7.2.3.1 管耗功率
2 2 VCCVom Vom 两管的管耗为 PT PT1 PT2 2 PT1 RL π 4
(7-7)
所以，两管的管耗为
2 2 VCCVom Vom PT PT1 PT2 2 PT1 RL π 4
(7-7)
③ 直流电源供给的功率PE 直流电源供给的功率包括负载得到的信号功率和T1、T2消耗的功率两部分。
2 2 2VCCVom 1 Vom 2 VCCVom Vom PE Po PT 2 RL RL π 4 πRL
(7-4)
④ 直流电源转换效率η 定义：负载输出的交流信号功率Po与直流电源提供的直流功率PE之比。
2 1 Vom Po 2 RL π Vom π 2 V V PE 4 VCC 4 CC om πRL
(7-5)
Vom 电压利用系数 VCC
① 输出功率
2 1 1 1 1 Vom Pom Vom I om Vom I om 2 2 RL 2 2
功率放大电路 大信号，动态范围大。 BJT的输入特性不能 用线性交流电阻rbe来 等效。 大信号图解分析法
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8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
乙类互补对称电路存在的问题
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
1. 静态偏置 可克服交越失真
Vi=0时预先给vb 一个导通电压
2. 动态工作情况 二极管等效为恒压模型
交流相当于短路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
(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。
功率放大电路处于大信号下工作，通常采用 图解法分析电路，不采用小信号模型分析
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
对比之前学习电路：电压放大电路 1 电压放大电路以电压放大为目的。对叠加在 直流偏置上的微弱电压信号进行不失真放大 2 电压放大电路中待放大信号为微弱信号 功率放大电路中待放大信号为较大交流信号 3 电压放大电路中直流偏置作用是使三极管始 终处于放大状态 功率放大电路中三级管经常处于极限运用状态
2. 工作原理
两个三极管在信号正、
负半周轮流导通，解分析
8.3.2 分析计算
1. 最大不失真输出功率Pomax
( Pomax = VCC VCES 2 RL )2
(VCC VCES ) 2 2 RL
忽略VCES时
V Pomax CC 2 RL
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
(2) 要解决的问题
提高效率
减小失真
管子的保护
降低静态功耗，即减小静态电流。
2. 功率放大电路提高效率的主要途径
四种工作状态 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°
V 1 π VCCVom ( sint om sin2t ) d( t ) 2π 0 RL RL 2 1 VCCVom Vom ( ) RL π 4 2 2 VCCVom Vom 两管管耗 PT = PT1 PT2 ( ) RL π 4
8.3.2 分析计算
3. 电源供给的功率PV
VCE4 R1 R2 VBE4 R2
VBE4可认为是定值 R1、R2不变时，VCE4也
是定值，可看作是一个直流 电源。
8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路
静态时，偏置电路使 VK＝VC≈VCC/2（电容C充电达 到稳态）。 当有信号vi时 负半周T1导通，有电流通过负 载RL，同时向C充电 正半周T2导通，则已充电的电 容C通过负载RL放电。 只要满足RLC >>T信，电容C就 可充当原来的－VCC。 计算Po、PT、PV和PTm的公式 必须加以修正，以VCC/2代替原 来公式中的VCC。
vO正向振幅最大值
Vom VCC 0.2V
vO负向振幅最大值
若T1首先截止
Vom I BiAS RL
若T3首先出现饱和
Vom VEE 0.2 V
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
当 VCC VEE 15V
I BiAS 1.85A
RL 8
v I VBiAS v i
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 8.5 集成功率放大器
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
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
VBIAS=0.6V 放大器的效率
η Pom ( PVC PVE ) 100% 24.7%
效率低
8.3 乙类双电源互补对称 功率放大电路
8.3.1 电路组成 8.3.2 分析计算 8.3.3 功率BJT的选择
8.3.1 电路组成
1. 电路组成
由一对NPN、PNP特性相同的
互补三极管组成，采用正、负双 电源供电。这种电路也称为互补 推挽功率放大电路。
2
实际输出功率
Po = Vo I o
Vom
Vom 2 2 RL 2 RL
Vom
2
8.3.2 分析计算
2. 管耗PT
1 PT1 = 2π 1 2π
单个管子在半个周期内的管耗
π
0 π
(VCC
vo vo ) d( t ) RL Vom sint d( t ) RL
2
0
(VCC Vom sint )
2VCCVom PV = Po PT πR L
当 Vom VCC 时， PVm
2 VCC π RL
2
4. 效率
Po π Vom = PV 4 VCC
当 Vom
π VCC 时， 78.5 % 4
8.3.3 功率BJT的选择
1. 最大管耗和最大输出功率的关系
因为 当 Vom
1 VCCVom Vom PT1 ( ) RL π 4
2
2 VCC ≈0.6VCC 时具有最大管耗 π
2 1 VCC PT1m 2 ≈0.2Pom RL π
选管依据之一
8.3.3 功率BJT的选择
功率与输出幅 度的关系
end
8.4 甲乙类互补对称功率 放大电路
丙类：导通角小于180°
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。
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
电压与输入电压的关系
v O (v I 0.6)V
设T1的饱和压VCES≈0.2V
8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
乙类互补对称电路存在的问题
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
1. 静态偏置 可克服交越失真
Vi=0时预先给vb 一个导通电压
2. 动态工作情况 二极管等效为恒压模型
交流相当于短路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
(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。
功率放大电路处于大信号下工作，通常采用 图解法分析电路，不采用小信号模型分析
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
对比之前学习电路：电压放大电路 1 电压放大电路以电压放大为目的。对叠加在 直流偏置上的微弱电压信号进行不失真放大 2 电压放大电路中待放大信号为微弱信号 功率放大电路中待放大信号为较大交流信号 3 电压放大电路中直流偏置作用是使三极管始 终处于放大状态 功率放大电路中三级管经常处于极限运用状态
2. 工作原理
两个三极管在信号正、
负半周轮流导通，解分析
8.3.2 分析计算
1. 最大不失真输出功率Pomax
( Pomax = VCC VCES 2 RL )2
(VCC VCES ) 2 2 RL
忽略VCES时
V Pomax CC 2 RL
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
(2) 要解决的问题
提高效率
减小失真
管子的保护
降低静态功耗，即减小静态电流。
2. 功率放大电路提高效率的主要途径
四种工作状态 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°
V 1 π VCCVom ( sint om sin2t ) d( t ) 2π 0 RL RL 2 1 VCCVom Vom ( ) RL π 4 2 2 VCCVom Vom 两管管耗 PT = PT1 PT2 ( ) RL π 4
8.3.2 分析计算
3. 电源供给的功率PV
VCE4 R1 R2 VBE4 R2
VBE4可认为是定值 R1、R2不变时，VCE4也
是定值，可看作是一个直流 电源。
8.4.2 甲乙类单电源互补对称电路
静态时，偏置电路使 VK＝VC≈VCC/2（电容C充电达 到稳态）。 当有信号vi时 负半周T1导通，有电流通过负 载RL，同时向C充电 正半周T2导通，则已充电的电 容C通过负载RL放电。 只要满足RLC >>T信，电容C就 可充当原来的－VCC。 计算Po、PT、PV和PTm的公式 必须加以修正，以VCC/2代替原 来公式中的VCC。
vO正向振幅最大值
Vom VCC 0.2V
vO负向振幅最大值
若T1首先截止
Vom I BiAS RL
若T3首先出现饱和
Vom VEE 0.2 V
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
当 VCC VEE 15V
I BiAS 1.85A
RL 8
v I VBiAS v i
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 8.5 集成功率放大器
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
1. 功率放大电路的特点及主要研究对象
VBIAS=0.6V 放大器的效率
η Pom ( PVC PVE ) 100% 24.7%
效率低
8.3 乙类双电源互补对称 功率放大电路
8.3.1 电路组成 8.3.2 分析计算 8.3.3 功率BJT的选择
8.3.1 电路组成
1. 电路组成
由一对NPN、PNP特性相同的
互补三极管组成，采用正、负双 电源供电。这种电路也称为互补 推挽功率放大电路。
2
实际输出功率
Po = Vo I o
Vom
Vom 2 2 RL 2 RL
Vom
2
8.3.2 分析计算
2. 管耗PT
1 PT1 = 2π 1 2π
单个管子在半个周期内的管耗
π
0 π
(VCC
vo vo ) d( t ) RL Vom sint d( t ) RL
2
0
(VCC Vom sint )
2VCCVom PV = Po PT πR L
当 Vom VCC 时， PVm
2 VCC π RL
2
4. 效率
Po π Vom = PV 4 VCC
当 Vom
π VCC 时， 78.5 % 4
8.3.3 功率BJT的选择
1. 最大管耗和最大输出功率的关系
因为 当 Vom
1 VCCVom Vom PT1 ( ) RL π 4
2
2 VCC ≈0.6VCC 时具有最大管耗 π
2 1 VCC PT1m 2 ≈0.2Pom RL π
选管依据之一
8.3.3 功率BJT的选择
功率与输出幅 度的关系
end
8.4 甲乙类互补对称功率 放大电路
丙类：导通角小于180°
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。
8.2 射极输出器——甲类放大的实例
电压与输入电压的关系
v O (v I 0.6)V
设T1的饱和压VCES≈0.2V