采用互补对称或推挽式功率放大电路

VCC Vom 0 2
故
此时具有最大管耗：
2 1 VCC Pom 2 R L
PT 1m
2 2 1 VCC 1 VCCVom Vom 2 0.2 Pom RL 4 RL

21
最大管耗和最大输出功率之间的关系就 是乙类互补对称电路选择管子的依据。
1 VK VCC 2
此时电容上电压
1 VC VCC 2
29
2. 动态工作情况 在信号 的负半 周 ， T1 导 通 ，电 流 流过 RL ， 同 时 向 C 充 电 ； 在信号 的正半 周 ， T2 导 通 ，已 充 电的 C 起着电源－ VCC 的 作用，通过 RL 放电。 ??? 在怎样的条件下，电容C才可充当负电源的角色？
电流波形
特点：管子导通角＜ ＜2 ，静态电流很小，可提高效率、 减小非线性失真，用于功率放大电路。 丙类放大：导通角小于180°
12
百度文库
5. 三种工作状态
静态工作点对工作状 态的影响：
图8.1.1
??? 用哪种组态的电路作功率放 大电路最合适？
提高效率的途径：为了提高效率，应尽量降低功放管的静态 工作点，使静态电流很小或为零，使电路工作在乙类或甲乙 类，但这样（对于单管电路来说）将使输出波形失真很大。 解决矛盾的方法是，采用互补对称或推挽式功率放大电路。
iC 1 iC 2 iL 0 vo 0
26
2. 动态工作情况
设vi 为正弦信号。负半周
T2 截止，T1 基极电位进一 步提高，进入良好的导通 状态；正半周T1截止，T2 进入良好的导通状态。T1
和T2工作在甲乙类放大状
态。可进行线性放大。
??? 在输入信号的整个周期内，两二极管是否 会出现反向偏置状态？
两管管耗
PT = PT1 PT2
2 VCCVom Vom ( ) RL 4
18
2
3. 分析计算
（3）电源供给的功率PV
PV = Po PT
直流电源供给的功率Pv包括负载得 到的信号功率和T1、T2消耗的功率。
2VCCVom RL
当输出电压幅值最大时 电源供给的功率最大：
PVm
根据功放管在正弦信号整个周期内的导通情况，可将其工 作状态分为：甲类放大、乙类放大、甲乙类放大三种状态。
甲类放大：放大电路的输出没有失真的工作方式。 iC iC
IC
Q
t
工作点位置
v BE
0
2

电流波形
特点：管子导通角＝2，静态电流大于零，管耗大，效 率低，用于小信号放大和驱动极。
10
5. 三种工作状态
CTGU
Fundamental of Electronic Technology
1
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
2
掌握功率放大电路的构成与原理
3
8.1 功率放大电路的一般问题
iL=ic2
T1、T2两个晶体管都只在半个周期 内工作，工作在乙类放大方式。
16
3. 分析计算
（1）最大不失真输出功率Pomax 实际输出 功率 Po ： Po = Vo I o
Vom 2 V om 2 RL 2 RL Vom
2
T1、T2饱和导通时输出达到最大值。则负载（RL)上的电压 和电流的最大幅值分别为：
33
作业： 8.1.1，8.2.1, 8.3.3,
8.4.2, 8.4.4
34
5. 功率BJT的选择
2．功率BJT的选择 若想得到最大输出功率，BJT的参数必须满足条件：
1．每只BJT的最大允许管耗PCM必须大于
Pt1m0.2Pom；
2．管子的|V(BR)CEO|>2VCC；
3．通过BJT的最大集电极电流不低于其ICM。
22
6. 乙类放大的特点及存在的问题
(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间等于半个周期 ； (3) 存在交越失真。
27
3. 性能指标
甲乙类双电源互补对称电路的静态工 作电流虽不为零，但仍然很小，因此 对它的性能指标仍可用乙类互补对称 电路的公式近似进行计算。
28
二、甲乙类单电源互补对称电路
该电路的输出通过大 电容C与负载耦合， 而不用变压器，因而 称为OTL电路。
1. 静态偏置
调整R1、R2阻值 的大小，可使
功 放
加 热 元 件
vo
A：电压放大器
R2
Rt
温控室
T T
Rt
Vb
VO1
VO
5
8.1 功率放大电路的一般问题
2. 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。 一般直接驱动负载，带负载能力要强。
6
8.1 功率放大电路的一般问题
1. 功率放大电路的主要作用
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。
例1： 扩音系统 信 号 提 取 电 压 放 大 功 率 放 大
4
例2：温度控制 R1 R1-R3:标准电阻 Va : 基准电压 Rt :热敏电阻 R3 b
Vsc
a
+ + - A vo1
3. 要解决的问题
(1) 要求输出功率PO尽可能的大。功放电路中电流、 电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超 过晶体管的极限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。
Ic
ICM PCM
UCEM
uce
7
8.1 功率放大电路的一般问题
3. 要解决的问题
(2) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。 (3) 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及 线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。
Vom max VCC VCES VCC V I Lmmax CC RL
负载上得到的最大 功率Pom为：
2 2 1 Vom 1 VCC Pom 2 RL 2 RL
图8.3.2
17
3. 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
2 VCC RL
2
（4）效率
Po Vom = PV 4 VCC
当输出电压幅值最大时 效率最高：


4
78.5%
19
4. 功率与输出幅度的关系
8.3.3
20
5. 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大功率的关系
管耗PT是输出电压幅值Vom的函数，因此用求极值的方法求：

π
0 π
vo (VCC vo ) d( t ) RL (VCC Vomsint ) Vomsint d( t ) RL
2

0
1 2π

π
0
VCCVom Vom ( sint sin 2t ) d( t ) RL RL
2
1 VCCVom Vom ( ) RL 4
2 1 VCCVom Vom 1 VCC Vom dPT 1 / dVom d / dVom 4 RL 2 RL
令 dP T 1 / dV om 0
Vom
则
2VCC 0.6VCC

VK VC 3
32
1. 功率放大电路的主要特点和要解决的主要问 题是什么？ 2. 哪种组态的放大电路作为功率放大电路较合 适？为什么？
3. 提高功率放大电路效率的思路是什么？
4. 单从效率的角度来考虑，哪种工作方式的功 放效率最高？ 5. 乙类工作方式存在的突出矛盾是什么？ 6. 什么是交越失真？其产生的原因是什么？ 如何克服？
23
交越失真：由于没有直流偏置， iB必须在|vBE|大于门坎电压时才 有变化，输入信号 vi在过零前后， 输出信号便会出现失真，这种失 真称为交越失真。
24
乙类互补对称电路存在的问题
实际测试波形
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8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
一、甲乙类双电源互补对称电路
1. 静态偏置 设T3已有合适
的静态工作点 T1、T2两管发射结电位 分别为二极管D1、 D2的 正向导通压降，致使两 管均处于微弱导通状态。 克服了交越失真。 由于电路对称，静态时
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互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。 类型： 互补对称功放的类型
无输出变压器形式 （ OTL电路）
无输出电容形式 （ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
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8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
Po max 100% P V
Pomax : 负载上得到的交流信号功率。
PV ： 电源提供的直流功率。
(4) 管子的保护。
8
8.1 功率放大电路的一般问题
4. 提高效率的途径
降低静态功耗，即减小静态电流。
??? 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？
9
5. 三种工作状态
1. 电路组成
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。静态 时管子不取电流，有信 号时，T1和T2轮流导电， 组成推挽式电路。
2) 双电源供电。 3) 输入输出端不加隔直电 容。所以称为OCL电路。
15
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
2. 工作原理
1）静态时： vi = 0V T1、T2均不工作 vo = 0V 因此，不需要隔直电容。 2）动态时： T1导通，T2截止 vi > 0V iL= ic1 ; vi 0V T1截止，T2导通
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3. 性能指标
采用单电源的互补对称电路，由于加 在每个管子的工作电压不是原来的VCC， 而是VCC／2，所以计算PO、PT、PV和 PTM的公式中，VCC须用VCC／2替换。
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4. 工作点的稳定
将K点通过电阻分压器
（R1、R2）与前置放
大电路的输入端相连， 以引入负反馈，使K点
趋于稳定。
VK VB 3
乙类放大： 晶体管只在半个周期内工作的方式 。
iC
iC
Q
工作点位置
v BE
0

2
t
电流波形
特点：管子导通角＝，静态电流等于零，管耗 小，效率高，用于功率放大电路。
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5. 三种工作状态
甲乙类放大：两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式。
iC iC
IC
Q
工作点位置
v BE
0

2
t
2