第八章功率放大电路2018.4
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第八章功率放大电路(电气)PPT课件
1
第8章 功率放大器
8.1 引言 8.2 功率放大器的特点和分类 8.3甲类功率 8.4乙类双电源互补对称功率放大器 8.5甲乙类双电源功率放大器 8.6甲乙类单电源功率放大器 8.7桥式功率放大器 8.8集成功率放大器
2020/10/13
2
8.1 引言
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。它一般直接驱动负载，带负载 能力要强。
损耗在功率放大管上的功率叫做功放管的损耗，用Pc表示。Байду номын сангаас
(4) 效率要高
Po 10% 0
PD
Po:提供给负载的交流功率 PD:直流电源提供的功率
2020/10/13
6
4、功放管的保护与散热问题 因为低频功率放大电路,转换效率η≤78%，所以相当大
的功率消耗在管子集电结上，使管子温度升高，当结温超
过允许值（硅管约200℃，锗管为100℃）功放管被损坏，
所以必须给功放管加散热片。 如加
200mm×200mm×3mm的散热片后Pom可由2W提到10W。
2020/10/13
7
功率放大电路的工作状态与效率的关系
1、提高η对功放电路非常重要，如何提高η呢？
在小信号放大电路中，在保证输出信号不失 真情况下，静Q应尽量选低，降低静态功耗,η自然 就提高。所以η和静Q有密切的关系
2020/10/13
8
2、功放管工作的三种状态 (1)甲类：静态工作点处负载线 中间.如图(a)所示 A、三极管导通角为360°，不 管有无交流输入信号ui， PE=ICUCC。 B、当ui=0时，PE全部消耗在管 子和电阻上。 当ui≠0时， PE一 部分转换为PO，另一部分消耗在 功放管上,理想情况下n≤50%。 C、甲类工作状态非线性失真小， 但η低。 2020/10/13
第8章 功率放大器
8.1 引言 8.2 功率放大器的特点和分类 8.3甲类功率 8.4乙类双电源互补对称功率放大器 8.5甲乙类双电源功率放大器 8.6甲乙类单电源功率放大器 8.7桥式功率放大器 8.8集成功率放大器
2020/10/13
2
8.1 引言
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。它一般直接驱动负载，带负载 能力要强。
损耗在功率放大管上的功率叫做功放管的损耗，用Pc表示。Байду номын сангаас
(4) 效率要高
Po 10% 0
PD
Po:提供给负载的交流功率 PD:直流电源提供的功率
2020/10/13
6
4、功放管的保护与散热问题 因为低频功率放大电路,转换效率η≤78%，所以相当大
的功率消耗在管子集电结上，使管子温度升高，当结温超
过允许值（硅管约200℃，锗管为100℃）功放管被损坏，
所以必须给功放管加散热片。 如加
200mm×200mm×3mm的散热片后Pom可由2W提到10W。
2020/10/13
7
功率放大电路的工作状态与效率的关系
1、提高η对功放电路非常重要，如何提高η呢？
在小信号放大电路中，在保证输出信号不失 真情况下，静Q应尽量选低，降低静态功耗,η自然 就提高。所以η和静Q有密切的关系
2020/10/13
8
2、功放管工作的三种状态 (1)甲类：静态工作点处负载线 中间.如图(a)所示 A、三极管导通角为360°，不 管有无交流输入信号ui， PE=ICUCC。 B、当ui=0时，PE全部消耗在管 子和电阻上。 当ui≠0时， PE一 部分转换为PO，另一部分消耗在 功放管上,理想情况下n≤50%。 C、甲类工作状态非线性失真小， 但η低。 2020/10/13
(模电)功率放大电路课件
VCC 2
(Uomax )2
Pomax
2 RL
VC2C 8RL
RW ui
max 78.5%
R6
R8 R1
R2 T4 R5
+ VCC
T1
T3
C UP
uO
T2 RL
5.4集成功率放大器LM386及其应用
• 1.LM386简介
• LM386是一种低电压通用型低频OTL集成功放。 该电路功耗低、允许的电源电压范围宽、通频 带宽、外接元件少, 广泛用于收录音机、对讲 机、电视伴音等系统中。输入端以地位参考， 同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在 6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW,使得 LM386特别适用于电池供电的场合。
功率放大电路
5.1 概 述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
甲乙类双电源互补对称电路 甲乙类单电源互补对称电路
5.4 集成功率放大器 LM386及其应用
5.1 概述
什么是功率放大器？能输出较大功率的放大器称为功率放
大器。在电子系统中，模拟信号被放大后，往往要去推动一 个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏 转等。由于功放属于大信号放大电路，故电路的动态分析方 法应采用图解法，而不再采用微变等效电路法。
• 2.LM386引脚图
• LM386的管脚排列如图所示, 为双列直插塑料封 装。 LM386有8个引脚，2、3脚分别为反相、同 相输入端; 4脚接地; 5脚为输出端; 6脚为电源端; 7脚为旁路端, 可外接旁路电容以抑制纹波; 1、8 脚为电压增益设定端。如果1、8两端之间接入不 同阻值的电阻和电容，即可得到20-200之间的电 压增益。
《功率放大电路 》课件
《功率放大电路》 PPT课件
xx年xx月xx日
• 功率放大电路概述 • 功率放大电路的工作原理 • 功率放大电路的设计与实现 • 功率放大电路的常见问题与解决
方案 • 功率放大电路的发展趋势与展望
目录
01
功率放大电路概述
定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：功率放大电路是一种电子电路，其主要功能是将微弱的输入信号放大 至足够大的功率，以满足各种应用需求。其主要特点包括高输出功率、高效率、 良好的线性度和稳定性等。
功率放大电路的效率问题
01
功率放大电路的效率直接影响到能源利用率和设备发热情况。
02
功率放大电路的效率是指在输出功率中有效功率所占的比例。
如果效率不高，会导致能源利用率低，设备发热严重。
解决方案： 采用高效功率放大器件和拓扑结构减小能量损耗。
05
电流连续工作模式，晶体管在整个信号周期内均 处于导通状态，适用于低频信号放大。
乙类功率放大电路
采用两个晶体管分别放大正负半周期信号，以实 现功率放大，适用于高频信号放大。
3
甲乙类功率放大电路
结合甲类和乙类放大电路的特点，晶体管在信号 正负半周期内导通，适用于一般信号放大。
功率放大电路的效率分析
01
失真
由于非线性效应引起的输出信 号畸变程度。
带宽
表示功率放大电路能够正常工 作的频率范围。
03
功率放大电路的设计与实 现
功率放大电路的设计原则
效率优先
设计时应优先考虑效率，确保电路在放大信 号的同时，尽可能减少能量损失。
线性度
在放大过程中，应保持信号的线性关系，避 免失真。
稳定性
为避免自激振荡，电路设计应确保功率放大 电路的稳定性。
xx年xx月xx日
• 功率放大电路概述 • 功率放大电路的工作原理 • 功率放大电路的设计与实现 • 功率放大电路的常见问题与解决
方案 • 功率放大电路的发展趋势与展望
目录
01
功率放大电路概述
定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：功率放大电路是一种电子电路，其主要功能是将微弱的输入信号放大 至足够大的功率，以满足各种应用需求。其主要特点包括高输出功率、高效率、 良好的线性度和稳定性等。
功率放大电路的效率问题
01
功率放大电路的效率直接影响到能源利用率和设备发热情况。
02
功率放大电路的效率是指在输出功率中有效功率所占的比例。
如果效率不高，会导致能源利用率低，设备发热严重。
解决方案： 采用高效功率放大器件和拓扑结构减小能量损耗。
05
电流连续工作模式，晶体管在整个信号周期内均 处于导通状态，适用于低频信号放大。
乙类功率放大电路
采用两个晶体管分别放大正负半周期信号，以实 现功率放大，适用于高频信号放大。
3
甲乙类功率放大电路
结合甲类和乙类放大电路的特点，晶体管在信号 正负半周期内导通，适用于一般信号放大。
功率放大电路的效率分析
01
失真
由于非线性效应引起的输出信 号畸变程度。
带宽
表示功率放大电路能够正常工 作的频率范围。
03
功率放大电路的设计与实 现
功率放大电路的设计原则
效率优先
设计时应优先考虑效率，确保电路在放大信 号的同时，尽可能减少能量损失。
线性度
在放大过程中，应保持信号的线性关系，避 免失真。
稳定性
为避免自激振荡，电路设计应确保功率放大 电路的稳定性。
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
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°
【电子教案--模拟电子技术】第八章功率放大电路
第 八章 功率放大电路
8.1 互补对称功率放大电路 8.2 集成功率放大器及其应用
8.1 互补对称功率 放大电路
引言
8.1.1 乙类双电源互补对称功率放大电路
8.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路
引言
一、
功率放大的 特殊要求
Pomax 大，三极管尽限工作
= Pomax / PDC 要高
失真要小
V1 微导通 充分导通 微导通； V2 微导通 截止 微导通。 当 ui > 0 ( 至 )， V2 微导通 充分导通 微导通； V1 微导通 截止 微导通。
克服交越失真的电路
V3 V4
V1
B1
Rt
V2
B2
V1 V2
R1
V1
R2
V3
V2
T R t U B 1B2 UCE3UR B2E(3R1R2)
8.1.2 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
电路：
克服交越失真思路：
R
iC
ICQ1 ICQ20
给 V1、V2 提 V3 供静态电压 V4
t +
ui
V5
+VCC
V1
+ RL uo V2 VEE
8.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路
当 ui = 0 时，V1、V2 微导通。 当 ui < 0 ( 至 )，
= 2 242 // ( 8) = 45.9 (W)
PC112(PDCPo)= 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W) P C 1 m 0 .2 3 7 6 .2 (W )
U(BR)CEO > (A) PCM = 10 15 W
可选： U(BR)CEO = 60 100 V ICM = 5 A
8.1 互补对称功率放大电路 8.2 集成功率放大器及其应用
8.1 互补对称功率 放大电路
引言
8.1.1 乙类双电源互补对称功率放大电路
8.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路
引言
一、
功率放大的 特殊要求
Pomax 大，三极管尽限工作
= Pomax / PDC 要高
失真要小
V1 微导通 充分导通 微导通； V2 微导通 截止 微导通。 当 ui > 0 ( 至 )， V2 微导通 充分导通 微导通； V1 微导通 截止 微导通。
克服交越失真的电路
V3 V4
V1
B1
Rt
V2
B2
V1 V2
R1
V1
R2
V3
V2
T R t U B 1B2 UCE3UR B2E(3R1R2)
8.1.2 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
电路：
克服交越失真思路：
R
iC
ICQ1 ICQ20
给 V1、V2 提 V3 供静态电压 V4
t +
ui
V5
+VCC
V1
+ RL uo V2 VEE
8.1.2 甲乙类互补对称功率放大电路
当 ui = 0 时，V1、V2 微导通。 当 ui < 0 ( 至 )，
= 2 242 // ( 8) = 45.9 (W)
PC112(PDCPo)= 0.5 (45.9 36) = 4.9 (W) P C 1 m 0 .2 3 7 6 .2 (W )
U(BR)CEO > (A) PCM = 10 15 W
可选： U(BR)CEO = 60 100 V ICM = 5 A
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徐州工程学院－－模拟电子技术多媒体课件
第九章 功率放大电路
1.功放电路的主要技术指标
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（ Io、Uo 均为有效值）。
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。
• 3.计算效率
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第九章 功率放大电路
交跃失真
• 以上是理论分析，但实际上我们忽略了PN结的死区电压 （导通压降），由于没有偏置电流，导致当输入信号正偏和 反偏电压小于PN结导通电压时是没有信号输出的，实际输 出波形见下图
这种现象称为交越失真 为了解决交越失真的问题，我们经常采用甲乙类互补推 挽功放电路。
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第九章 功率放大电路
• 电路区别 • 增加了由D1、D2、 • R1、 R2、 R3组成的分压电路
A • 消除交跃失真的思路
• 增加的分压电路保证在ui=0时
UAB=UR2+UD1+UD2略大于两管导
通电压
• 则：IB1、IB2非常小
B
• UE=0V
• 以保证T1、T2处于微导通状态 或称临界导通
3.最大输出电压Uom
要注意通常为有效值
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第九章 功率放大电路
2.功率放大电路的要求
（1）为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在尽限状态。 1）集电极电流极限值接近ICM； 2）管压降极限值接近U（BR）CEO； 3）耗散功率极限值接近PCM
P405必须考虑良好散热 （2）效率尽可能高
• 可选用变压器耦合功率放大电路
问：交流负载线斜率？ 交流输出电压为何可以超过Vcc 为什么与横轴的交点选择2Vcc
PV=?，平均电流？效率？
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第九章 功率放大电路
1.输入信号增大，输出功率增大（能够复制信号，实现放大） 2.输入信号增大，三极管平均电流不变（静态功耗不变） 3.输入信号增大，电源提供功率不变（PV不变） 4.效率？ （不稳定、效率低，不可能超过50%） 无法满足电路损耗尽可能小，静态时功放管集电极电流趋 近于0的要求，不适用。
⑦功率管耗散功率（管耗）：PT=PV-PO
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第九章 功率放大电路
8.3功率管的选择
• 功放管工作在大电压、大电流的状态， 且已不太关注对信号的放大效果，故其 选管原则主要是不烧坏管子（关注极限 参数）
• 1.集电极最大电流ICmax • 2.最大管压降UCEmax • 3.集电极最大功耗PTmax
电路笨重，变压器损耗大
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第九章 功率放大电路
3.OTL功放电路
（Output Transformer Less）
比较P168互补输出电路 区别在哪里？
1.单电源供电 2.输出端与负载阻容耦合
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第九章 功率放大电路
OTL功放电路工作原理
第八章 功率放大电路
8.1 功率放大电路概述 8.2 互补功率放大电路 8.3 功率放大电路的安全运行
本章重点和考点:
1.了解功率放大电路的主要特点和分类 2.掌握功率放大电路输出功率、效率与Q点之间的关系 3.掌握乙类、甲乙类功率放大电路的工作原理及分析方法
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须进行静态偏置：
+VCC T1 iC1
1.ui = VCC/2 T1 、 T2 截止 2.正半周期 T1 导通 T2 截止
+
+
io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
ui
RL
T2
iC2
uo 3.负半周期 T2 导通 T1 截止
io = iE2 = iC2, uO =- iC2RL
大功率管UCES不能忽略，通常为2-3V
I cm
=
VCC
U CES RL
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第九章 功率放大电路
④全周期平均电流（直流分量）：
1
Ico =
0
I cm
sin td(t)
=
2I cm
⑤电源消耗功率：PV = I Vco CC
⑥最大转换效率：
=
Pom PV
=
4
VCC
U CES VCC
4
78.5（% 忽略U CES）
• 双端输入，双端输出
• 两输入端须静态偏置 VCC/2
?
特点： 既不需要输出变压器，也不需要输出电容 管子对称难，输入输出均无接地点
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第九章 功率放大电路
几类功放电路的比较
• 变压器耦合乙类推挽：
•
单电源供电，笨重，效率低，低频特性差
• OTL电路：
•
单电源供电，低频特性差
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第九章 功率放大电路
2.变压器耦合乙类推挽功率放大电路
（1）无输入 T1、T2截止， VCC直流损耗为0
（2）正半周期 T1导通、T2截止
（3）负半周期 T1截止，T2导通
特点：
大功率管UCES不能忽略，通常为2-3V
静态损耗接近0，Vcc能量几乎全部提供给负载
iC
ICQ
Icm
ICQ
Icm
O 2 t
O
2 t
甲类( = 2 )
乙类( = )
iC
ICQ
Icm
O 2 t
甲乙类( < < 2 )
丙类： 导通角小于 。
丁类 此时，集电极电流iC将严重失真。
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第九章 功率放大电路
1.变压器耦合甲类功放电路
• 基本共射放大电路直流功耗过大，效率过低不适于用 作功放电路P405
2.ui > 0 T1 导通 T2 截止uO = iC1RL
uo 3.ui < 0 T2 导通 T1 截止
io = iE2 = iC2, uO =- iC2RL
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第九章 功率放大电路
5.BTL功放电路
（Balanced Transformer Less） 桥式推挽
• uO =- iC2RL
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第九章 功率放大电路
电路参数计算
• ①最大输出电压（不失真）：
• Uop=VCC-UCES • （UCES为CE间饱和压降）
• 这是峰值有效值需要除以根号2
②最大输出功率：
Pom
=
U
2 op
2RL
=
VCC UCES 2RL
2
③最大集电极电流：
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第九章 功率放大电路
1.集电极最大电流ICmax
2.最大管压降UCEmax
=2VCC-UCES
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第九章 功率放大电路
3.集电极最大功耗Ptmax P413
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第九章 功率放大电路
综上所述，选管时应查阅手册选择参数如下 的管子P491
1）在电源一定的情况下，最大不失真输出电压尽可能 大，输出功率尽可能大；
2）电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管集电 极电流趋近于0。
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第九章 功率放大电路
3.功率放大电路的分类
在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管 在信号整个周期内导通情况分类
iC
• OCL电路：
•
双电源供电，效率高，低频特性好
• BTL电路：
•
单电源供电，低频特性好；双端输入，双端输出。
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第九章 功率放大电路
8.2互补功率放大电路的估算
• 分析的核心：求解输出功率和效率 • 1.在已知RL的情况下，求Uom,进而求出Pom
• 2.求电源平均功率
要满足大功率输出，C要足够的大； C大了低频特性差，且有漏阻及电感效应
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第九章 功率放大电路
4.OCL双电源功放电路
（Output Capacitor Less）
一、电路组成
+VCC T1 iC1
+
ui
T2
低频特性好 电路复杂
RL iC2 -VCC
1.ui = 0 T1 、 T2 截止
功耗小，电压增益可调节，电源电压范围大， 外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用 于录音机和收音机之中。 • 集成电路就是将相应的元件在一片硅基上形成， 并封装为一个整体，引出功能引脚。 • 我们在后面的章节详细介绍。
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第九章 功率放大电路
第九章 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。
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输 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。（大功率放大电路）
主要研究的问题：
1.大信号工作状态无法用微变等效电路分析（图解法） 2.关注电路工作效率（降低直流损耗） 3.电路工作在尽限状态（依据极限参数选管） 4.大功率工作的非线性失真（特殊选管、引入负反馈） 5.带负载能力（足够大的输出功率、效率）