采用互补对称或推挽式功率放大电路
功率放大器的OTL及自举电路
功率放大器的OTL及自举电路现代电影技术功率放大器的OTL及自举电路吉林省广播电视技术中心台刘国刚电影扩音机的功率器电路多采用0TI电路或OCL电路，而在OTL电路中经常加入与其相适应的自举电路.1,OTL电路的结构OTL电路是一种利用电容耦合而无输出变压器的甲乙类互补对称式推挽功率放大电路.它的电路特点是:采用单电源供电方式，输出端两只功放管的中点直流电位为电源电压的一半;输出端与负载之间采用大容量电容器耦合，负载（扬声器）一端接电容器的输出端，另一端接地•其电路如图1所示：图1OTL电路结构图在电路中，输出端通过一个大容量电容器C与负载电阻R连接,对交流信号可视为短路，省掉了输出变压器.同时，电容器乂将两功放管的中点直流电位与负载隔断.电路采用单电源E供电，为了消除交越失真，由D,D.（或其他方式）构成VT和VTz的基极偏置电路.虽然VT为NPN型管，而VT.为PNP型管，但由于两管的特性一致并对称，故静态时两管的集电极电流相等（即I 一Iz）.调整基极偏置电阻R和R.,可使A点电位（VT和VT.的发射极电位）为E/2,即中点电保养维护改造位.曲于扬声器的直流电阻很小，并且静态时无电流,其两端直流电位相同（地电位），所以，输出电容C两端的电压也为E/2.静态时，输入端无输入信号,VT, VT.有较小的正向偏置，导通电流较小，中点电位为E/2,输出电容C两端的电压也为E/2.输出电流无变化，所以无输出电压.当输入信号为正半周时,VT加正向信号电压而导通，对信号电流进行放大,VT. 因加反向信号电压而截止，111于输出电容C容量较大，对交流信号而言视为通路，其信号电流如图1中实线方向：+E-VT集电极一VT发射极一电容C—扬声器一地;扬声器两端得到放大的正半周信号.当输入信号为负半周时,VT加反向信号电压而截止,VT.加正向电压信号而导通，对信号进行放大，支持其导通的电源是输出电容器上的充电电压.其信号电流如图1中虚线方向：c正端一VT.发射极一VT.集电极一地一扬声器一c负端;扬声器两端得到放大的负半周信号.通过VT和VT.的交替推挽工作，使两只功放管输出的两个半波信号在负载上合成为一个完整的信号.输岀电容C在OTL电路中的作用主要有三个：一是为VT.管在输入信号的负半周时提供电源;二是为交流信号提供通路;三是隔断直流（防止因负载的直流电阻很小对中点电位影响）.2, OTL电路中的自举电路在OTL电路工作时，当输入信号的正半周使VT导通时，随着正半周信号的增大,VT 的基极电位上升，使A点电位上升.当A点电位接近电源一55—现代电影技术No. 12/2007ADVANCEDM0N 尸J 开ETECHNOLOGY电压Ec时,VT的基极电流受限而不能增加很多，造成激励不足，其至影响信号的正常放大.0TI电路中的自举电路就是解决输入信号正半周时的激励:不足问题.0TI电路中的自举电路如图2所示图20TI电路中的自举电路如图所示,在功放管的基极偏置电路中串入一个电阻R.,在R.与R的串联点上接入一个自举电容C,这样就构成了山C和R.组成自举电路.由于C的容量比较大, 静态时,C两端充有U电压，由于R阻值比R小,所以U接近Ec/2.当输入信号正半周时，大信号的输入会使A点电位上升，由于C和R的时间常数较大，电容C两端的电压基本恒定，即不随输入信号的增大而改变.也就址说，靠C上的充电电压U激励VT工作.山于c的自举作用，输入信号的正半周B点电位随之升高,保证了VT管有足够的激励电流使VT 充分导通.自举电路的思路就是使VT基极偏置中B点的电位能随A点电位升高而升高.由于OTL电路采用单电源供电，供电电压的大小受到一定制约,而且功放电路的负载电流乂很大，为保证足够大的输出功率，输出电容的容量选取的很大，一般都在儿千微法•但大电容通常具有电感效应，在高频时容易产生相移,在低频时乂影响放大（对低频信号的容抗大），而且大容量的电容不能采用集成电路制作•为解决这些问题,在大功率的电影扩音机中多采用无输出电容器的OCL电路.3,自举电路在OCL 电路中的应用电路中去掉了大电容后将两只功放管的发射极直接与输出端的负载（扬声器）相连•山于扬声器阻值较小，必然会对VT和VT和的工作状态以保养维护改造•为保证中点电位的准确，及中点电位A产生影响OCL电路通常采用双电源供电.用两组大小相等的正，负电源加在电路的两端，以两电源吊联的中点电位A点作为零电位点.负载（扬声器）直接接在中点A与地之间，即用+E和一E分别对VT （NPN型）管和VT. （PNP型）管供电.在没有信号输入时,VT 和VT的电压降都是E,因此中点A的直流电位是零，负载（扬声器）两端电位相同，没有电流流过.由于双电源供电的电压足够，通常情况下OCL电路中不需要自举电路，但有些电路为了提高功率输出，增加功率管的激励，也有加入自举电路的•例如，与井冈山牌2000型流动放映机配套的K2000型扩音机的功率放大电路就加入了自举电路.其功率放大电路如图3所示：输出图3K2000型扩音机的功翠放大电路功率放大级采用5只晶体管组成屮乙类OCL互补推挽电路.VT, VT. ,VT三管复合成型管作为推挽的上臂功放管;VT., VH复合成PNP型管作为推挽的下臂功放管.III于功放级采用38V的双电源对称供电，输出端与地的静态电位都为零电位. 输出端与负载（扬声器）之间直接相连，所以电路属0C［电路.（下转第62页）56现代电影技术No. 12/2007ADVANGIiiDM0TI0N 尸lCn ® ETEG/' WOLOGYAutodesk为好莱坞业界巨头EFILM提供数字调色配光服务............................. Autodesk和EF1LM达成专业服务协议.......... 中影首钢环球数码数字影院建设有限公司在京成立…电影科研所成功安装我国第一套JPEG2000数字影院编解码系统等消息5则...................电影器材技术分会举办首期影院放映技术骨干培训班................................... 现代多厅影院应用新技术讲座召开.............. 日本数字电影技术代表团来访中国电影科研所……电影器材技术分会一届理事会二次会议召开....... 第五届数字电影论坛召开在即重量级嘉宾座谈会先行论道................................... 来自《NAB2007》的信息.................... D0REMI的DCP — 2000服务器进行FIPS140—2第3级安全认证........................... AccessIT数字影院的主要进展................ 英国电影委员会制定扶持电影的基金计划........... 英国电影与电视艺术学院选用杜比数字影院播放系统..................................... 欧洲第一个商业数字影院虚拟拷贝费协议签署……BIRTV2007报道等8篇发行放映协会城市影院协会在京召开2007年度年中工作会议............ 电影制片厂希望3D电影的复兴能够重振电影行业…杜比3D数字影院技术 ........................... 英国组织讨论欧洲电影业数字化急待解决的问题……派拉蒙向装备杜比3D的数字影院提供3D影片 (559)55963652007年总111录Autodesk推出新版视觉效果与剪辑完成系统……焦作在全市推广农村数字电影.................. 以科学发展观统领电影技术工作记2007'全国电影科技工作会议暨电影专业委员会七届四次会议 ............ 亚洲博览会2007(CINEASIA2007)在澳门召开等7篇十一，其它《中国电影技术百年纪事》补正................... 武警部队影视工作管理信息化初探.............. 强化实践教学培养高技能的影视技术兵............ 从书看人从人看书戈永良与上影特技人 .................. 〃移动式多功能野战宣传文化箱〃的研制和应用……对武警部队文化装备管理机制的思考............... 军队影视发行放映管理系统及数据库设讣......... 加强电影放映企业在电影消费市场中的竞争力……此时无色胜有色影视坚持以人为本，积极稳妥地做好企业改制中的职工思想政治工作，促进企业健康快速发展....... 部队电影发行放映也要强化〃市场〃意识......... S olidEdge用于电影机械网络教学的尝试............2007影视学会优秀论文奖揭晓 ................. 注重细节精益求精哈影厂采取10项措施打造精品放映机...科普影院资源共享的思考与实践 (1043)11381231251期页160221356362441458595405636208619541021(上接第56页)为了便于选取参数较一致的大功率管,VT.和VT采用同型号NPN管,VT.和VT.. 采用同型号的P\P管.这样上,下两臂电路性能一致，形成两臂同相工作，为此，上臂必须采用一只管(VT)与其组合进行倒相，使上，下两臂反相工作.由于功放输出是射极跟随电路,R・・・R?为负反馈电阻，所以上下两臂各管的J3值应适当选择以获得对称工作.为保证偏置电压的精确和稳定，在电路中，一方面在两个复合管射极接人适当的电阻(R., R)作为负反馈,稳定直流工作点；另一方面还采用VT., w., R.组成具有放大调节功能的偏置电路，通过调整w.,改变R3与w.的比值，使功放级获得适当的静态偏置,并使功放工作在甲乙类状态，以减小功放电路输出级的交越失真.由于VT.集电极与发射极之问的交流阻抗非常小,VT.和VT.两基极成为交流同电位.即加到功率复合管的正，负半周信号幅度一致.R,, C组成了自举电路.利用大电容C两端电压不能突变，并借助于R的隔离作用，使功放管的基极电位升高，保证功放管在大信号输入时，能有足够的基极电流，使信号得到有效的放大.一62 —0卯弘?帕们0嚴?00?66778888888999。
推挽放大电路工作原理电路图
推挽放大电路工作原理电路图推挽放大电路、推挽放大电路工作原理、A类放大电路、B类放大电路、AB类放大电路、如何降低推挽放大电路的交叉失真。
一、推挽放大电路推挽晶体管电路是一种电子电路，使用以特定方式连接的有源器件，可以在需要时交替提供电路并从连接的负载吸收电流，用于向负载提供大功率，也被称为推挽放大器。
推挽放大器由2个晶体管组成，其中一个是NPN型，另外一个PNP型。
一个晶体管在正半周期推动输出，另一个在负半周期拉动输出，因此被称为推挽放大器。
推挽放大器电路的主要优点是当没有信号时，输出晶体管没有功耗。
推挽放大电路有多种类型，但通常将B类放大器视为推挽放大器。
推挽放大电路二、A类放大器A类配置是最常见的功率放大器配置，仅由一个设置为始终保持导通状态的开关晶体管组成，产生最小的失真和最大幅度的输出信号。
A类放大器的效率很低，接近30%。
即使没有连接输入信号，A 类放大器的级也允许相同数量的负载电流流过它，因此输出晶体管需要大散热器。
A类放大器的电路图如下：A类放大器三、B类放大器B类放大器是实际的推挽放大器。
B 类放大器的效率高于A 类放大器，因为它由两个晶体管 NPN 和 PNP 组成。
B 类放大器电路以这样一种方式偏置，即每个晶体管将在输入波形的一个半周期内工作。
因此，这类放大电路的导通角为180度。
一个晶体管在正半周期推动输出，而另一个在负半周期拉动输出，这就是它被称为推挽放大器的原因。
B类放大器的电路图如下：B类放大器交叉失真B 类通常会受到称为交叉失真的影响，其中信号在 0V 时失真。
我们知道，晶体管需要在其基极 - 发射极结处提供 0.7v 的电压才能将其打开。
因此，当交流输入电压施加到推挽放大器时，它从0 开始增加，直到达到0.7v，晶体管保持关断状态，我们没有得到任何输出。
PNP 晶体管在交流波的负半周也会发生同样的事情，这被称为死区。
为了克服这个问题，二极管用于偏置，然后放大器被称为 AB 类放大器。
单电源推挽放大电路
单电源推挽放大电路
1. 工作原理：
单电源推挽放大电路的工作原理基于互补对称的放大器结构。
当输入信号为正电压时，NPN晶体管导通，PNP晶体管截止；当输入信号为负电压时，PNP晶体管导通，NPN晶体管截止。
这样可以实现对输入信号的放大和反向放大，从而得到较大的输出信号。
2. 优点：
单电源推挽放大电路具有以下几个优点：
可以使用单个电源供电，简化电路设计和连接。
输出信号具有较高的功率和较低的失真。
可以实现较大的电压增益，适用于需要放大弱信号的应用。
可以提供较大的输出电流，适用于需要驱动负载电阻较小的情况。
3. 缺点：
单电源推挽放大电路也存在一些缺点：
需要使用较高的电压供电，以确保晶体管的正常工作。
输出信号的截止和饱和区存在一定的失真，可能影响信号的准确性。
对输入信号的幅度和频率有一定的限制，超过限制可能导致失真或不稳定。
4. 应用：
单电源推挽放大电路广泛应用于音频放大器、功率放大器、电机驱动器等领域。
在音频放大器中，它可以将低电平的音频信号放大到足够的功率，以驱动扬声器；在功率放大器中，它可以将低电平的控制信号放大到足够的功率，以控制电机或其他负载；在电机驱动器中，它可以将控制信号放大到足够的电压和电流，以驱动电机正常运行。
总结：
单电源推挽放大电路是一种常用的放大电路配置，具有使用方便、输出功率高、失真低等优点。
它在音频放大器、功率放大器和电机驱动器等领域有着广泛的应用。
然而，需要注意的是，电路的设计和连接需要遵循一定的规范，以确保电路的正常工作和信号的准确性。
常用功率放大电路的原理
常用功率放大电路的原理单只三极管输出的功放电路输出小、效率低，日用电器中已很少见。
目前常采用的是推挽电路形式。
图1是用耦合变压器的推挽电路原理图。
它的特点是三极管静态工作电流接近于零，放大器耗电及少。
有信输入时，电路工作电流虽大，但大部分功率都输出到负载上，本身损耗却不大，所以电源利用率较高。
这个电路中每只三极管只在信号的半个周期内导通工作，为防止失真，所以采用两只三极管协调工作的方式。
图中输入变压器Bl的次级有一个接地的中心抽头。
在音频信号输入时，BI次级两个大小相等、极性相反的信号分别送到BGl和BG2的发射结。
在输入信号的正半周时间里，BGl管因加的是反向偏压而截止，只有BG2能将信号放大，从集电极输出；而在信号负半周，BGl得到正高偏压，能将这半个周期的信号放大输出，而BG2却截止。
电路中的两只三极管虽然各自放大了信号的半个同期，但它们的输出电流是分先后通过输出变压器B2的，所以在B2的次级得到的感应电流又能全成一个完整的输出信号。
这个功放电路中，为了解决阻抗匝配和信号相位等问题，输入与输出变压器是不可少的。
但是，优质变压器的制作在材料和工艺上都比较困难，它本身总还要消耗一部分能量，降低电路的效率，而且变压器的频率特性不好，使电路对不同频率信号输出很不均匀，会造成失真，所以为了提高功放质量，人们更多地使用无变压器（OTL）功率放大电路。
图2是互补对称推挽功放电路原理图。
这里用了两只放大性能一样，而导电极性相反的三极管（称为互补管）。
图中BGl是NPN管。
放大器输入交流信号的正半周时，对BGl管来说，基极电压为正极性，发射极为负极性，发射结有正向偏压，三极管能够工作。
但BG2却因发射结加了反向偏压而截止。
因此，信号的正半周由BGl管放大。
在信号负半周时，情形正相反，BG2管能够工作，将信号的负半周放大。
放大后的信号由两只三极管轮流送出，在扬声器上重新合成完整的信号。
推挽电路中的两只三极管各放大信号的半个周期,这就要求两管放大性能相近（B值相差10%以内），否则放大后的信号两半周期幅度不同，将出现明显失真。
4-2-互补对称式功率放大电路资料
第二节 互补对称式功率放大电路
（3）功率三极管的极限参数
▼ 集电极最大允许电流ICM
在OCL互补对称电路中，流过三极管的最大集电极 电流为：
Icm
VCC
UCES RL
VCC RL
因此选择功率三极管时，其集电极最大允许电流应为：
ICM
VCC RL
11
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第二节 互补对称式功率放大电路
1 2
Ucem
Icm=
1 2
U2cem RL=来自1 2(VCC/ 2 – UCES)2 RL
若满足UCES <<
VCC 2
（2）效率
Pom ≈
1 V2CC 8 RL
PV =
VC2C×
1 π
π
0 Icmsinωtd(ωt)
=
VCCIcm π
≈
V2CC 2πRL
η = PPovm≈
1 V2CC 8 RL
2VπR2CLC=
仿真
第二节 互补对称式功率放大电路
ui
iC1 +VCC
O
t
VT1
iC1
NPN
+C1 - uo
O
VT2
VCC 2
iL
iC
2
t
PNP
RL
O iL
t
iC2
O
t
OTL甲乙类互补对称电路的波形图
5
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第二节 互补对称式功率放大电路
3. OCL甲乙类互补对称电路(无输出电容器)
仿真
R1
ui
b1
R
VD1 VD2
▼ 集电极最大允许反向电压U(BR)CEO
互补对称功率放大电路解读
互补对称功率放大电路
互补对称功率放大功率放大电路的特点及类型
1.功率放大电路的特点
功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率,这就要求①功率放大电路不仅要有较高的输出电压,还要有较大的输出电流.因此功率放大电路中的晶体管通常工作在高电压大电流状态,晶体管的功耗也比较大.对晶体管的各项指标必须认真选择,且尽可能使其得到充分利用.因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运用状态,②非线性失真也要比小信号的电压放大电路严重得多.此外,功率放大电路从互补对称功率放大电路
1.OCL功率放大电路
静态(ui=0)时,UB=0,UE=0,偏置电压为零,V1,V2均处于截止状态,负载中没有电流,电路工作在乙类状态.
动态(ui≠0)时,在ui的正半周V1导通而V2截止,V1以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载;在ui的负半周V2导通而V1截止,V2以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载.可见在输入信号ui的整个周期内,V1,V2两管轮流交替地工作,互相补充,使负载获得完整的信号波形,故称互补对称电路.
由于V1,V2都工作在共集电极接法,输出。
3.4互补对称功率放大电路
Uom t
Icm t
ui > 0 V1 导通 V2 截止
io = iC1, uO ui
Icm t
Iom=Icm
io
t
ui < 0 V2 导通
io
=
-
iC2V, 1
截止 uO ui
io
二、性能分析
1. 输出功率和最大不失真输出功率
Po
= Uo Io
= U om 2
Icm 2
=
1 2
U om
I cm=
最大输出功率时
PDm
≈
2V
2 CC
/
RL
3. 效率
Po
=
U
2 om
2 RL
η = Po = Uom
PD
4 VCC
最大输出功率时 m
4
=
78.5%
Байду номын сангаас
二、性能分析 续
4. 管耗
PC1
= PC2
=
1 2
(
PD
Po )
=
1 2
( 2UomVCC RL
U
2 om
2RL
)=
U om RL
(VCC
io = - iC2, uO ui
由CC电路构成，故
io
io
负简载称能O力C强L电。u路O ui，合
成O不ut失pu真t 输Ca出p波ac形ito。rless
3.4.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
理想工作波形
ui = 0时，V1 、V2 截止, uO = 0。
uo ui O iC1 O iC2 O io O
otl互补对称功率放大电路
otl互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路（OTL）是一种广泛应用于音频放大器和无线电接收机的功率放大器。
它的特点是具有高输出功率、低失真和良好的频率响应。
OTL电路由两个晶体管组成，一个为NPN型，另一个为PNP型，它们交替工作，实现互补输出。
一、OTL电路的基本原理1. 互补输出：当一个晶体管导通时，另一个晶体管截止；当一个晶体管截止时，另一个晶体管导通。
这种互补输出方式可以有效地消除输出波形中的交越失真。
2. 负反馈：为了稳定输出电压和提高线性度，OTL电路采用负反馈技术。
负反馈分为电流反馈和电压反馈两种，其中电压反馈具有更好的性能。
3. 电源利用率：由于两个晶体管交替工作，电源利用率较高，可以达到78.5%。
二、OTL电路的基本结构OTL电路主要由以下几部分组成：1. 输入级：通常采用共射极放大器，用于将输入信号放大到一定的幅度。
2. 输出级：由两个互补的晶体管组成，实现互补输出。
3. 负反馈网络：包括电流源、电阻等元件，用于实现负反馈。
4. 偏置电路：为晶体管提供合适的静态工作点。
三、OTL电路的工作过程1. 当输入信号较小时，NPN型晶体管导通，PNP型晶体管截止，输出电压为正半周；2. 当输入信号较大时，NPN型晶体管截止，PNP型晶体管导通，输出电压为负半周；3. 在输入信号的正半周和负半周之间，两个晶体管交替导通和截止，实现互补输出。
四、OTL电路的优点和缺点优点：1. 高输出功率：由于两个晶体管交替工作，电源利用率较高，可以实现较高的输出功率。
2. 低失真：互补输出方式可以有效地消除输出波形中的交越失真。
3. 良好的频率响应：由于采用了负反馈技术，OTL电路具有较好的频率响应。
缺点：1. 效率较低：由于存在交越失真，OTL电路的效率略低于BTL 电路。
2. 动态范围较小：由于两个晶体管的参数不可能完全相同，导致动态范围受到限制。
总之，OTL互补对称功率放大电路是一种性能优良的功率放大器，广泛应用于各种音频放大器和无线电接收机中。
第二节-互补对称式功率放大电路
D2
R2
iL
T2 RL
UL
-USC
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” 。 28
3. OCL甲乙类互补对称电路
R1
uI b1 R VD1 VD2 b2 R2 VT2 PNP
仿真
iC1
VT1
NPN
+VCC
静态时
UCE1 = +VCC , UCE2 = – VCC
正半周， T2 截止，T1 基极 电位进一步提高，进入良 好的导通状态；负半周， T1截止，T2 基极电位进一 R1 D1 ui T1
+USC
步提高，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。
D2
R2
iL
T2 RL
UL
-USC
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” 。 20
减小了交越失真。
21
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uI R1
iC1
VT1 NPN
+VCC
O
iC1
t
uI
+ b1 R
VD1 VD2 b2 R2
C1 + VCC VT2 2 PNP
uO
iL
RL
O iC
2
t
O iL O
t
iC2
t
OTL甲乙类互补对称电路的波形图
仿真
22
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无输出电容的互补对称功放电路（
OCL电路）
18
o
o
交越失真
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克服交越失真的措施：
互补对称功率放大电路
压为零，使波形失真。
uo
0
t
t
t 交越失真
t
为减小交越失真，可给V1、V2发射 结加适当的正向偏压，以便产生一
个不大的静态偏流，使V1、V2导通
+
时间稍微超过半个周期，即工作在
甲乙类状态，如图所示。图中二极
ui
管D1、D2用来提供偏置电压。静态
－
时三极管V1、V2虽然都已基本导通，
但因它们对称，UE仍为零，负载中
2．功率放大电路的类型
iC
iC
iC
0 (a) 甲类
uCE
0
(b) 乙类
uCE
0
uCE
(c) 甲乙类
甲类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的中点。在工作过程中，晶体管始 终处在导通状态。这种电路功率损耗较大，效率较低，最高只能达到50％。 乙类功率放大电路的静态工作点设置在交流负载线的截止点，晶体管仅在输入信号的 半个周期导通。这种电路功率损耗减到最少，使效率大大提高。
ui
从工作波形可以看到，在波形过零的一
0
个小区域内输出波形产生了失真，这种
失真称为交越失真。产生交越失真的原
uo1
因是由于V1、V2发射结静态偏压为零，
0
放大电路工作在乙类状态。当输入信号
ui 小 于 晶 体 管 的 发 射 结 死 区 电 压 时 ， 两
uo2
个晶体管都截止，在这一区域内输出电
0
ui
通而V1截止，电容C通过V2、RL放电，V2以
射极输出器的形式将负半周信号输出给负载， －
电容C在这时起到负电源的作用。为了使输
出波形对称，必须保持电容C上的电压基本
维持在UCC/2不变，因此C的容量必须足够大。
(64)乙类互补推挽功率放大电路
输出信号uo
T2导通 uo≈ui
+
A
+
u_i
T2
RL uo _
_VCC
乙类互补推挽电路工作情况 iC
Uopp=2(VCC – UCES)
Q
O
uCE
Uopp O
iC uCE
T1通
t
T2通
3. 主要指标计算
设 uoUom si nt
(1) 输出功率
Po UoIo
1 2 Uom Iom
U
2 om
2RL
乙类互补推挽功率放大电路
1. 电路组成
+VCC
T1
iC1
io
电路特点 (1) 晶体管T1、T2特性对称
+
+ (2) 电源对称
u_i
T2
RL uo iC2 _
(3) T1、T2射极输出
_VCC
2. 工作原理
设ui=Uimsin t
a. 当ui =0 时 UA =0
T1、T2截止 uo=0
静态功耗为零
+VCC
iC1 T1
io
+
A
+
u_i
T2
RL uo iC2 _
_VCC
b. ui >0 时 T1导通 输入信号ui T1
+VCC iC1
电流io方向 输出信号uo
T2截止 uo≈ui
+
A
+
u_i
T2
RL uo iC2 _
_VCC
c. ui <0 时
电流io方向 +VCC
T1截止 输入信号ui T1
甲乙类互补对称功率放大电路解读
解：（1）输出电压幅值和最大输出功率分别为
uOmax 13V
Pom
(uOmax RL
交流信号正负半周对称，但存
在交越失真。
tK+C RL vo
T2 ic2
4、输出功率及效率
计算同乙类功放，只是公式中的vcc用vcc/2代替。
若忽略交越失真的影响，且 vi 幅度足够大。则：
Vom max
VCC 2
Po max
1
V2 om max
2 RL
VCC2 8RL
vi
VCC 2
PV
VCCVom
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
二、OTL互补对称功放电路
1、特点
1. 单电源供电； 2. 输出加有大电容。
2、静态分析 vi
T1、T2 特性对称，
VK
VCC 2
8.4 甲乙类互补推挽功率放大电路
一、克服交越失真的措施
1、电路中增加 R1、D1、D2、R2支路。
静态时: T1、T2两管发射结电位 R1
分别为二极管D1、 D2的正向 导通压降，致使两管均处于
D1
微弱导通状态，有较小的静
态电流ICQ；
vi D2
另：静态电流在输出端被抵消， R2 故vi＝0，VO=0
b3
推挽功率放大电路
推挽功率放大电路推挽功率放大电路是一种常用的放大电路，它具有高增益、低失真和高效率的特点，被广泛应用于音频放大、功率放大等领域。
推挽功率放大电路由两个互补型晶体管或功率MOS管组成，分别为NPN型和PNP型晶体管。
这两个晶体管通过电源分别工作在放大区和截止区，实现了信号的放大。
在输入信号的上升沿和下降沿时，两个晶体管交替导通，从而实现了信号的放大和推挽输出。
推挽功率放大电路的工作原理是这样的：当输入信号为正半周时，输入电压使NPN型晶体管导通，此时输出端的电压为低电平；当输入信号为负半周时，输入电压使PNP型晶体管导通，此时输出端的电压为高电平。
通过这种方式，推挽功率放大电路可以实现信号的放大和输出。
推挽功率放大电路具有很高的增益，可以将微弱的输入信号放大成较大的输出信号。
这对于音频放大来说尤为重要，因为音频信号通常很微弱，需要经过放大才能驱动喇叭发出声音。
推挽功率放大电路还具有较低的失真，能够保持输入信号的原始特性，使得输出信号更加清晰、真实。
此外，推挽功率放大电路还具有高效率的特点，能够将电源的功率充分转化为输出信号，减少能量的浪费。
推挽功率放大电路的设计需要考虑多方面的因素。
首先是晶体管的选择，一般要选择具有较高的电流放大倍数和较高的截止频率的晶体管。
其次是电源的选择，要保证电源能够提供足够的电流和电压，以满足输出信号的需求。
还需要注意晶体管的工作温度和散热问题，以保证电路的稳定性和可靠性。
在实际应用中，推挽功率放大电路常用于音频功放、功率放大器等设备中。
它可以将低电平的音频信号放大成足够大的电压和电流，驱动扬声器发出声音。
同时，推挽功率放大电路还可以用于驱动电机、LED灯等需要大电流的设备，提供足够的功率输出。
推挽功率放大电路是一种常用的放大电路，具有高增益、低失真和高效率的特点。
它在音频放大、功率放大等领域有着广泛的应用，为我们的生活带来了很多便利。
在设计和应用过程中，需要考虑多方面的因素，以保证电路的性能和稳定性。
甲乙类互补推挽功放
微调R1和R2的比值，就可以得到满意的T1、T2管的偏压值。 调整R1、R2、T3参数，使R1和R2中间点的电位近似 为0。
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组
甲乙类互补推挽功放
878/1.175.3甲乙类互补推挽功率放大电路
1. 乙类互补对称功率放大器存在问题
当输入信号Ui在0~Ube之间变化时，不足以克服死区电 压，三极管不导通，此时在正、负半周交替过零处会出现 一些非线性失真，这个失真称为交越失真。
ui VCC
T1
iE1
Uon
t
-U on
+
+
ui -
T2
RL
uo -
uo
iE2
io io
- VCC
交越失真
t
8解9/1决17交越失真办法：可给三极管稍稍加一点偏置，让管子工作在
临界导通或微导通状态，使之工作在甲乙类。
2. 甲乙类双电源互补对称放大电路 R1
甲乙类双电源互补对称放 大电路1特点： 1静态时，三极管微导 通 ，给三极管稍加了一点 偏
+ ui -
流经R1电阻和R2的电流近似相 等，有
+ ui
T3
U BE4 UCE4
R2
R1 +R2
R1 M
对于T4管，其发射结的导通电
R2
压基本稳定（如硅管约0.7V，
RC3
锗管约0.3V）,所以有
V CC
iC1
T1 T4
T2
io
+ RL uo
-
iC2
UCE4
1 R 1 R2
U BE4Fra bibliotek- VCC
乙类双电源互补对称功率放大电路
T1
率PVm为
+
ui
－
NPN
T2 PNP
uCE
uO
RL
iO +
uO 0
－
t
PVm= —2 —• V—R2CLC
(2)PVm的表 达式
－VCC
本继页续完
效率 乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL)
一、电路的组成和工作过程 二、电路的分析计算
3、直流电源供给的功率PV 4、效率 一般效率 = —4 VU—CoCm
B
O UCES
2Icm
B
Q VCC uCE1
O UCES
Q
UCES
O uCE
最大功率Pom的VUcem 几何意义就是这
Ucem
表推达导式Pom2VUcem
个三角形的面(a积) 。
Icm
(b)
iC2 本继页续完
管电效极这耗源率一二P供所管是21T、、给、、谓本无的管输电TN电功管身用+1乙耗出P率V路耗的功路NPCP功V类C转。的的TP率iT双化C组分P就为o电成析与由要只是热和计源思三于用需损量工算路 极 u积 求互耗的O作：管分出是在补电管。一c变过三e能对极耗又只量程, 电称因管P, 解每则T所压为的由功把积设只在以u两管流分C输管这率PuPE只耗u经TO(T方出只期1C==放1管PE三=V=程为在间UT也—C2大是1—极21oC1得正半的，m是-对管电su(每弦个管0然i0V变Om称的)Cu只波周耗路后的量CC的iCtE管–期P乘乘u(，u(iTO代，oiC的内1O2C=积为计d即)C入管U管((R决—u0i算可LOo上L耗O~耗m定=t管)d。s式一u))P(i。导耗mOT后样1/但通tR为P)tLT，,,)
互补推挽式功率放大电路
互补推挽式功率放大电路甲类工作状态晶体管存在问题→ 乙类工作状态晶体管管耗小效率高（但存在非线性，即交越失真）→ 甲乙类工作状态晶体管（但存在功率管匹配异型困难）→ 准互补对称放大电路(OCL) → 单电源互补功率放大电路（OTL）→ 变压器耦合功率放大电路1、互补对称式乙类功率放大电路1.结构图9.1（a）所示电路采用两个NPN和PNP管各一只，且特性对称，组成互补对称式射极输出器。
简称OCL电路，意为无输出耦合电容。
2.工作原理静态时：u i =0 → I C2 = I C2 =0 （乙类工作状态）→ u o =0 。
动态时：u i >0 → VT2导通，VT3截止→ i o = i C2 ；u i <0 → VT3导通，VT2截止→ i o =? i C3 。
特点：（1） I BQ 、 I CQ 等于零。
（2）两管均工作半个周期。
3.分析计算（1）输出功率由电路可知，输出电压 U o 变化范围为： 2( U CC ? U ces )=2 ICM × R L若忽略管子饱和压降 U ces ，则：输出电流最大值 I CM = U CC R L输出电压最大值 U CM = U CC输出最大功率P OM = I CM 2 × U CM 2 = U CC 2 R L × U CC 2 = U CC 2 2 R L（2）直流电源供给的功率因为两管各导通半个周期（不考虑失真），每个电源只提供半个周期的电流，且每管电流平均值为I C = 1 2π ∫ 0 π i C2 d(ω?t) = 1 2π ∫ 0 π I CM sin?(ω?t)d(ω?t) = 1 2π U CC R L [ ?cos?ω??t ] 0 π = 1 2π U CC R L ×2= 1 π U CC R L所以，总功率为P V =2 I C U CC = 2 π U CC 2 R L（3）效率η= P OM P V = π 4 =78.5%（4）晶体管耗散功率2 P T = P V ? P OM = 2 π U CC I CM ? 1 2 U CC I CM = 2 U CC U CM π R L ? U CM 2 2 R L将上式对 U CM 求导并令其为零，得：d P T d U CM = 2 U CC π R L ? U CM R L =0即U CM = 2 π U CC ≈0.64 U CC代入上式，可求得最大管耗2 P T = 2 U CC π R L 2 U CC π ? 1 2 R L ( 2 U CC π ) 2 = 4 π 2 U CC 2 2 R L = 4 π 2 P OM ≈0.4 P OM4.缺点电路存在交越失真。
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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
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
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。
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
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？
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
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。
功 放
加 热 元 件
v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
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
25
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
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？
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
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
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：
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
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。
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：
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
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
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。
11
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
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（）。
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
13
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
14
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
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？