第十讲 功率输出级电路

ui
iC1 iC2 iO
t
V1
EC V2
+
+ RL -uO
t
ui RL -uO
ui -EE
t
忽略BJT输入特性的死区电压，
两个三极管在信号的正、负半
uO
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t
周轮流导通，使负载得到一个
完整的波形。
t
3.电压传输特性和失真
（1）死区与交越失真：
因BJT存在死区，在|ui|<0.5V 时，两管均截止，iO=0,uO=0 ,
5. OCL乙类互补推挽功率放大器的分析估算 •最大输出电压的幅值UOm(max)和最大输出功率POm(max)
UOm (max) EC UCES
V1
EC •最大不失真输出功率：
V2
RL
ui
EE
PO max
(U
Om
)2 max
2RL
(EC UCES )2 2RL
EC>>UCES EC2 2RL
4.4 功率输出级电路
一、 功率放大器的特点、指标和分类 二、 OCL、OTL互补推挽功率放大器
三、 MOS输出级电路 四、 达林顿组态（复合管）
什么是功率放大电路：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。
功率放大电路与其他放大电路的区别：从能量控制和转换的 角度看，功率放大电路与其他放大电路在本质上没有根本的 区别，只是功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追
•动态分析： 求解最大输出功率和转换i效R1率
iC1
求解输出功率和效率的方法：
V1
V2
RL
EC 在已知RL的情况下，先求最大 输出电压的幅值UOm(max)
ui
EE
最大输 出功率:
Pomax
U2 om(max) 2RL
电源的平均功率PE: PE PE1 PE2 2IC1 EC
电路的转换效率: PO PE max POmIRa1x IPC1E
求输出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽 可能大的功率。
一、功率放大器的特点、指标和分类
1.功放的任务及主要研究对象 功放与电压放大器的任务不同： 电压放大器：电压放大器为小信号放大器，以获得电压增益为主，
主要研究对象是电压增益、输入输出电阻等。
功率放大器：为大信号放大器，以获得功率增益为主，主要研 究的对象是输出功率、效率和失真等问题。
② 转换效率η: 功放的输出功率即负载吸收的功率都是由直流电源提供的， 希望电源提供的功率尽可能地转换为交流输出功率，而其 他各种耗散功率应尽可能的少。因此定义功放的转换效率 为：
PO PE
输出交流信号的平均功率 直流电源提供的平均功率
4.功放工作状态的分类：（P117） 根据正弦输入信号的整个周期内功放管的导通情况，可分为：
2. 功放的主要特点 ① 根据负载要求，提供所需的输出功率。 ② 管子工作在接近极限状态。 ③ 一般直接驱动负载，带载能力要强。 ④ 工作于大信号状态，属于非线性电路，常用图解法分析。 要解决的主要问题：①提高效率; ②减小失真; ③管子的保护.
3.功放的主要技术指标：
①最大输出功率POmax:
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。 在输入为正弦波且输出基本不失真的条件下，输出功率是 交流功率，表达式为PO=IOUO。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。
Rb u+-i C1
RC EC
+ uO -
减小静态电流，使电路工作在乙
但态类是时或IC电，甲Q路输乙工出类作信状0在号态乙有。类严或重甲的乙失IB类真Q 状。uCE 主要矛盾：效率和失真 uCE
PO max
I cmU cem 2
ICQ (EC
/ 2)
解决方法：采t 用互Uc补em推挽
功放电路。
uce
甲 类（A类）：整个周期都导通，导通角=360°； 乙 类（B类） ：只有半个周期导通，导通角=180°； 甲乙类（AB类） ：大于半个周期导通，导通角180º<<360º； 丙 类（C类） ：小于半个周期导通，导通角<180º。
甲
甲 甲类 乙类
类
乙
类
iC
乙
丙
0
uCE
类
类
甲乙类
丙类
5.甲类放大器的转换效率： 6提.功高放效i提c率高的I效c有m率效iC的方主法要是途：径：
出现“交越失真 ”。
（2）跟随区： |ui|在0.7V ~EC范围内时，两管
R
V1 VD1
+
uiui
VD2 V2
R
EC
iC1V1 iO +
EC
+
RiCLV22--RuEOLE -uEOE
轮流导通，输出电压uOui 。
二极管uO偏置电路
（43.在为偏作）克|输两两置状饱服ui|出管管电态和>交E电的在压，区越C时压基静，从与失，会极态使而饱真两产间时其减和的管生增提工小失方轮饱加供作交真法流和偏 一 在 越：进失置个甲失入真电初乙真饱。路始类。和，的工区，饱和区-+-ECuRiUR-跟随区20B1.EV5扩3RR死区Ce大3V3 偏40跟随区.置5VV2电EER1饱和区CLC路u-Ei+-uEO
互补推挽功率放大电路的主要形式： OCL电路 OTL电路
二、OCL互补推挽乙类功率放大器
1. 电路组成 2.工作原理： 单管组成射级输出器。
V1 iC1 0iOV+
EC
静态时，V1、V2截止，
IE1=IE20，IRL=0，UE=0，
ui
V2
RL -uO
iC2
EE
UCE1=EC,UCE2=-EE; 输出电压uO=0。
5. OCL乙类互补推挽功率放大器的分析估算
•集电极平均电流IC1 和转换效率
iC1 iC2 iO
t t
•II电CC1源1的2U平21OR均mL功0率0iIsPUCiOREn1m:OdLms(tisdni(tn)td)t(d(Ut)tRO)mL
2
ICQ EC / 4
max
POmax PE
ICQ EC / 4 ICQ EC
25%
甲类放大器的效率极低，最大只有25％。
静态电流大是造成效率低的主要原因。
互补推挽功率放大电路电路：（互补对称功率放大电路） 互补推挽功率放大电路是当前最常用的功放电路形式。 常用于分立器件功放和集成电路的功放级。
5. OCL乙类互补推挽功率放大器的分析估算
•静态分析：
V1 IC1
0
RL
ui V2 IC2
UB1 UB2 0, IB1 IB2 0 EC IC1 IC2 0, IRL IE1 IE2 0
UE 0 EE UCE1 EC ;UCE 2 EE ;
5. OCL乙类互补推挽功率放大器的分析估算