第八章 功率放大器及直流电源
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第8章 功率放大电路
7 功率放大电路
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
8 功率放大电路
Pomax
(3) 效率
(VCC VCES ) 2 VCC 2 RL 2 RL
2
Po Po Po = = = PV Po PT Po 2 PT1
管耗PT
1 PT1 = 2π
单个管子在半个周期内的管耗
1 v (VCC vo ) o d( t ) 0 2π RL
π
• 性能指标计算：输出功率、效率 • 功率管的选择 ：PCM、ICM、V(BR)CEO • 双电源与单电源
(2) 对称：
NPN、PNP特性相同（对管） 正、负电源相等 也称为OCL功率放大电路
二、 分析计算
(1) 图解分析（求Vom）
Vommax = VCC VCES VCC
(2) 输出功率
Po = Vo I o Vom 2 V om 2 RL 2 RL Vom
2
最大不失真输出功率
T3 Re3 偏置电路 D1 D2
恒流源 负载 Re5
C4 RC8 Re10
负载
-24V
集成功率放大器 特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适
当连线，即可向负载提供一定的功率。 集成功放LM384： 生产厂家：美国半导体器件公司 电路形式：OTL 输出功率：8负载上可得到5W功率 电源电压：最大为28V 14 -- 电源端（ Vcc） 3、4、5、7 -- 接地端（ GND） 10、11、12 -- 接地端（GND） 2、6 -- 输入端 （一般2脚接地） 8 -- 输出端（经500 电容接负载） 1 -- 接旁路电容（5 ） 9、13 -- 空脚（NC）
#偏置电压不易调整
VCE
R1 R2 VBE R2
VBE可认为是定值
(3) 效率
(VCC VCES ) 2 VCC 2 RL 2 RL
2
Po Po Po = = = PV Po PT Po 2 PT1
管耗PT
1 PT1 = 2π
单个管子在半个周期内的管耗
1 v (VCC vo ) o d( t ) 0 2π RL
π
• 性能指标计算：输出功率、效率 • 功率管的选择 ：PCM、ICM、V(BR)CEO • 双电源与单电源
(2) 对称：
NPN、PNP特性相同（对管） 正、负电源相等 也称为OCL功率放大电路
二、 分析计算
(1) 图解分析（求Vom）
Vommax = VCC VCES VCC
(2) 输出功率
Po = Vo I o Vom 2 V om 2 RL 2 RL Vom
2
最大不失真输出功率
T3 Re3 偏置电路 D1 D2
恒流源 负载 Re5
C4 RC8 Re10
负载
-24V
集成功率放大器 特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适
当连线，即可向负载提供一定的功率。 集成功放LM384： 生产厂家：美国半导体器件公司 电路形式：OTL 输出功率：8负载上可得到5W功率 电源电压：最大为28V 14 -- 电源端（ Vcc） 3、4、5、7 -- 接地端（ GND） 10、11、12 -- 接地端（GND） 2、6 -- 输入端 （一般2脚接地） 8 -- 输出端（经500 电容接负载） 1 -- 接旁路电容（5 ） 9、13 -- 空脚（NC）
#偏置电压不易调整
VCE
R1 R2 VBE R2
VBE可认为是定值
第8章直流稳压电源
第8章直流稳压电源8.1 单相整流滤波电路教学要求：1.掌握单相桥式整流电路的工作原理；2.掌握电容滤波电路的工作原理；3.了解电感滤波电路、∏型滤波电路的结构及原理。
引言直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电，一般由变压、整流、滤波和稳压等几部分组成。
整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。
一、单相整流电路（一）半波整流电路单相半波整流电路如下图(a)所示，图中Tr为电源变压器，用来将市电220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。
设V为整流二极管，令它为理想二极管，R L为要求直流供电的负载等效电阻。
由图可见，负载上得到单方向的脉动电压，由于电路只在u2的正半周有输出，所以称为半波整流电路。
半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大，因此，它只使用于要求不高的场合。
（二）桥式整流电路为了克服半波整流的缺点，常采用桥式整流电路，如下图所示，图中V1、V2、V3、V4四只整流二极管接成电桥形式，故称为桥式整流。
1.工作原理和输出波形设变压器二次电压u2=21/2U2sinωt，波形如电压、电流波形图(a)所示。
在u2的正半周，即a点为正，b 点为负时，V1、V3承受正向电压而导通，此时有电流流过R L，电流路径为a→V1→R L→V3→b，此时V2、V4因反偏而截止，负载R L上得到一个半波电压，如电压、电流波形图(b)中的0～π段所示。
若略去二极管的正向压降，则u O≈u2。
电压、电流波形在u2的负半周，即a点为负b点为正时，V1、V3因反偏而截止，V2、V4正偏而导通，此时有电流流过R L，电流路径为b→V2→R L→V4→a。
这时R L上得到一个与0～π段相同的半波电压如电压、电流波形图(b)中的π～2π段所示，若略去二极管的正向压降，uＯ≈－u2。
第八章 功率放大器与直流电源
五、 基本单电源互补对称电路
电容C满足： C>(5~10) /2πfLRL
静态时要求K点电位 UK=UC=VCC/2
3
R1和R2组成电压并联 交直流负反馈网络， 稳定电路的静态工 作点，改善放大器 的动态性能。
（1）输出功率 Po
1 Po 2 RL
2 U ce m
2 2 U ce m (m ax) VC C 1 Pom ax 8RL 2 RL
(5) 选管条件
a、PCM PT1max =0.2Pom
b、V( BR )CEO 2VCC
c、ICM>VCC/RL
乙类放大的输入输出波形关系: ui t 死区电压 u´ o ´ t u"o ui
缺点
+VCC
T1
iL RL T2
uo
t
uo t 交越失真
-VCC 交越失真：输入信号 ui在过零 前后，输出信号出现的失真便 为交越失真。
载得到一个完整的波形。
乙类互补对称电路图解分析：
为分析方便， 如图曲线倒置 成Q点重合 由图可知，Ucem的 最大值为VCCUCE(sat)，如果忽略 UCE(sat) ，则: Ucem(max)≈VCC。
负载斜率相等 且都通过Q点， 那么合成的负 载线成图示的 一条直线。
(1) 输出功率Po ：
2 1 VCCU cem U cem ( ) RL 4 2 1 VCCU om U om ( ) RL 4
2 2 VCCU om U om 总管耗：PT 2 PT1 ( ) RL 4
三极管的最大管耗
问：Uom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Uom求导得出： PT1max发生在Uom=0.64VCC处。
功率放大器直流电源
当 R2 旳滑动端调至最下端时，UO 为最大值，
UO max R1 R2 RP UZ R2
1.3.3 三端集成稳压器
1.3.3.1构成框图
输入端
+
开
基
启
准
电
电
UI 路
压
调整管
放大 电路
-
电子技术综合设计
输出端
+
保护
采
电路
样
电
UO
路
-
1.3.3.2外形及电路符号
电子技术综合设计
输 入
W7800
ILmax
I Zmin
或：
R UImin U Z I Zmin ILmax
串联反馈式直流稳压电路
1.3.2.1电路构成
电子技术综合设计
1、基准电压： 由 VDZ 提供；
2、采样电路： R1、 R2、 R3 ；
3、放大电路： A；
4、调整管： VT；
1.3.2.2稳压原理
电子技术综合设计
UI 或 IL UO UF UId UBE IC
电子技术综合设计
基准电压
基准电压旳作用就是产生一种不随外部电压，不随温度变 化旳原则电压，在电路中这一电压一般采用带隙式基准源。
能隙基准电压电路 UREF=UBE3+I2R2
≈UBE3+ RRRR23 32UUT lTnlnRR12RR12
电路中2.5V旳基准电压由带隙式基准源TL431和电阻R串联产 生，TL431是一种常用旳基准源模块，其使用措施类似于稳压二 极管，在按照图4所示旳措施进行连接时，输出端电压为 2.5V。 必须确保TL431上旳电流不小于 0.7mA，一般能够按照 1mA 计算，拟定电阻 R 所需旳取值。
UO max R1 R2 RP UZ R2
1.3.3 三端集成稳压器
1.3.3.1构成框图
输入端
+
开
基
启
准
电
电
UI 路
压
调整管
放大 电路
-
电子技术综合设计
输出端
+
保护
采
电路
样
电
UO
路
-
1.3.3.2外形及电路符号
电子技术综合设计
输 入
W7800
ILmax
I Zmin
或：
R UImin U Z I Zmin ILmax
串联反馈式直流稳压电路
1.3.2.1电路构成
电子技术综合设计
1、基准电压： 由 VDZ 提供；
2、采样电路： R1、 R2、 R3 ；
3、放大电路： A；
4、调整管： VT；
1.3.2.2稳压原理
电子技术综合设计
UI 或 IL UO UF UId UBE IC
电子技术综合设计
基准电压
基准电压旳作用就是产生一种不随外部电压，不随温度变 化旳原则电压，在电路中这一电压一般采用带隙式基准源。
能隙基准电压电路 UREF=UBE3+I2R2
≈UBE3+ RRRR23 32UUT lTnlnRR12RR12
电路中2.5V旳基准电压由带隙式基准源TL431和电阻R串联产 生，TL431是一种常用旳基准源模块，其使用措施类似于稳压二 极管，在按照图4所示旳措施进行连接时，输出端电压为 2.5V。 必须确保TL431上旳电流不小于 0.7mA，一般能够按照 1mA 计算，拟定电阻 R 所需旳取值。
第8章功率放大电路与直流稳压电源第2讲
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: 电流通路 a → D1→ RL→D4→b
ωt ωt
uo
uD2,uD3 uD1,uD4
输出是脉动的直流
ωt
参数计算： 参数计算：
(1) 整流输出电压的平均值 o(AV) 整流输出电压的平均值U
全波整流时， 全波整流时，负载电压 的平 均值U 均值 o(AV)为: uo
讨论二
整流电路如图所示， 整流电路如图所示，分别求解下列两种情况下 输出电压的波形和平均值、 输出电压的波形和平均值、整流二极管的最大 整流电流和最高反向工作电压。 整流电流和最高反向工作电压。 1. 变压器副边电压有效值 21＝U22＝20V； 变压器副边电压有效值U ； 2. U21＝22V、 U22＝22V。 、 。
T u1 D3 u2 D4 D2 D1 RL uo
讨论1： 讨论 ： 若单相半波整流电路中的二极管接反， 若单相半波整流电路中的二极管接反，则将 产生什么现象？ 产生什么现象？ 讨论2 讨论 ： 若单相桥式电路中若有一只二极管接反， 若单相桥式电路中若有一只二极管接反，则 将产生什么现象？ 将产生什么现象？
（2）主要参数 ） 在研究整流电路时， 在研究整流电路时，至少应考查整流电路输出 电压平均值（ （ ） 电压平均值（UO（AV））和输出电流平均值 两项指标。 （IL（AV））两项指标。 （ ） 已知变压器副边电压有效值为U 已知变压器副边电压有效值为 2
U O(AV)
1 π = ∫ 0 2U 2sinω td (ω t ) 2π
0.45U 2 I F > 1.1 × R L U > 1.1 2U 2 R
在图示整流电路中， 例：在图示整流电路中，已知电网电压波动范围是 ±10%，变压器副边电压有效值 2=30V，负载电阻 ，变压器副边电压有效值U ， 试问: RL=100 ，试问 1.负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少？ 负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少？ 负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少 2.二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值 二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值 各为多少？ 各为多少？ 3.若不小心将输出端短路，则会出现什么现象？ 若不小心将输出端短路， 若不小心将输出端短路 则会出现什么现象？
第八章 功率放大电路
Vi
+Vcc
T1
iL RL T2
uo
t
vo t 失真
-Vcc
输入信号 vi在过零前后，输出 信号出现的失真。
8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类双电源互补对称功率放大电路存在的问题
vi很小时,在正、负半周交替过 零处会出现非线性失真，这 个失真称为交越失真。
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2
P o Vo I
Vom (VCC VCES ) 2 最大不失真功率为： Pomax 2R L 2R L 2 理想最大输出功率为： oM VCC (Vom VCC 略VCES ) P 2R L
2．三极管的管耗PT
1 π PT1 = 0 vCE iCd( t ) 2π
+Vcc T1
偏置电压/V 0.60
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。
谐波失真度
THD /% 1.22 0.244
ICQ/mA
0.048 0.33
+
Vi -
RL
+ vo -
0.65
0.70
0.75
2.20
13.3
0.0068
0.0028
T2
-Vcc
VCE4=VBE4(R1+R2)/R2
当Vom = VCC 时，η
max=π
2
/4 =78.5％。
8.3.3 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大输出功率的关系
1 VCCVom Vom PT 1 ( ) RL 4
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=2VCC/=0. 64VCC处 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得:
+Vcc
T1
iL RL T2
uo
t
vo t 失真
-Vcc
输入信号 vi在过零前后，输出 信号出现的失真。
8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类双电源互补对称功率放大电路存在的问题
vi很小时,在正、负半周交替过 零处会出现非线性失真，这 个失真称为交越失真。
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2
P o Vo I
Vom (VCC VCES ) 2 最大不失真功率为： Pomax 2R L 2R L 2 理想最大输出功率为： oM VCC (Vom VCC 略VCES ) P 2R L
2．三极管的管耗PT
1 π PT1 = 0 vCE iCd( t ) 2π
+Vcc T1
偏置电压/V 0.60
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。
谐波失真度
THD /% 1.22 0.244
ICQ/mA
0.048 0.33
+
Vi -
RL
+ vo -
0.65
0.70
0.75
2.20
13.3
0.0068
0.0028
T2
-Vcc
VCE4=VBE4(R1+R2)/R2
当Vom = VCC 时，η
max=π
2
/4 =78.5％。
8.3.3 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大输出功率的关系
1 VCCVom Vom PT 1 ( ) RL 4
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=2VCC/=0. 64VCC处 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得:
功放电路和直流电源(第28讲)2011
U SC
2
2RL
需电源电压： 需电源电压： SC = U
80 × 50 × 2 ≈ 90 V
90V的电压对电子电路显然不合适。 90V的电压对电子电路显然不合适。 的电压对电子电路显然不合适
2 利用变压器阻抗变换关系（ ），通过 利用变压器阻抗变换关系（ RL´= K RL），通过 改变变压器的匝数比K 使电路得到合适的负载 得到合适的负载， 改变变压器的匝数比K，使电路得到合适的负载， 6 便可解决以上问题。 便可解决以上问题。 2
uD4,uD2
输出是脉动的直流电压！ 输出是脉动的直流电压！
uD3,uD1
ωt
uo
ωt
21
几种常见的硅整流桥外形： 几种常见的硅整流桥外形：
~ + ~ ~ + ~ + A C -
22
四、整流电路的主要参数
(一) 整流输出电压的平均值与脉动系数
整流输出电压的平均值U 和输出电压的脉动系数S是 整流输出电压的平均值 o和输出电压的脉动系数 是 衡量整流电路性能的两个主要指标。 衡量整流电路性能的两个主要指标。 1. 整流输出电压平均值（ 整流输出电压平均值（Uo） 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为: 的平均值为: 全波整流时，
第八章 功率电路
§8.1 功率放大电路
8.1.3 集成功率放大器 8.1.4 变压器耦合式功放电路
§ 8.2 线性直流稳压电路
8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.2.5 8.2.6 直流稳压电源的组成和功能 单相整流电路 滤波电路 倍压整流电路的工作原理 稳压电路 集成稳压电源
1
8.1.3 集成功率放大器
ωt
(2)
二极管上承受 的最高电压： 的最高电压：
模电各章节主要知识点总结
2.动态分析方法：
采用小信号模型，即微变等效电路。
rbe rbb '(1 )(re re ')
rbb
'(1
)
VT IE
VT 26mV（常温）
一般情况下，取 rbb' 200
解题思路是：先画出交流通路，再将三极管的简化模型替代 三极管进行分析计算。做熟练以后，若没要求画微变等效电路， 就可以不画。提醒：有射极电阻的情况下，要看有没有旁路电容！
VCC I B RB VBE
VCC IC RC I E RE VCE
得到：I B
VCC VBE RB
,
IC
I（B 放大状态才有）
VCE VCC （- IC RC IE RE）
此题的解题思路是，先求出基极电位，
VB VE I E IC VCE
VB
Rb Rb1
X i (-) X f
串联负反馈
X i (+) (+) X f
串联反馈Xi，Xf，Xid都是什么量？
（通过什么量（电压还是电流）进行比较）
并联反馈又如何？
三、输出端取样示例（假想负载短路法）
下图是常见输出端的连接方式，务必掌握！
电压反馈
电流反馈
电压反馈
电流反馈
***一定要看输出在哪里，负载怎么接的
1、K1、K3闭合，K2断开； 2、K2、K3闭合，K1断开； 3、K1、K2闭合，K3断开； 4、K1、K2、K3闭合。
解题提示：各种情况 若看的不清楚，按照 每个条件，分别画出 符合条件的图再解。
此题的解题关键就是 虚短和虚断。
第8章 功率放大器
T1
uo = 0V
动态时：
ui > 0V T1导通，T2截止
iL= ic1 ;
ui
ui 0V
T1截止，T2导通
iL=ic2 T2
注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作。
3、特点：
(1) 静态电流 ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间等于半个周期 ；
+EC ic1
iL
uo
RL
ic2
极管正向压降，克服交越失真
D的r小，R大，因此，两个二极管的交流 压降小，使ui能够顺利地加到功放管。
二、改善低频特性的电路（OCL）
1、OTL电路中的问题 OTL电路中的电容使低频特性变差。
+EC
b1
T1
R D1 D2
Re1 A
C
Re2 b2
T2
RL
ui
ui
T3
+EC
T1
A iL
T2 RL
-EC
5、分析计算
电源提供的直流平均功率计算： 每个电源中的电流为半个正弦波，其
+EC T1
平均值为:
EC
ic1
RL
ui
iL RL
uo
t
I av1
I av 2
1
2
EC sin td (t) EC
0 RL
RL
T2 -EC
两个电源提供的总功率为： PE
PE1 PE2
2EC
存在交越失真
二、改善低频特性的电路（OCL）
2、克服交越失真的措施：
电路中增加 R1、D1、D2、R2支路
（UC相当于电源）
功率放大器ppt分析
5、OTL乙类互补对称电路的优、缺点
优点 效率高，理想情况下最在可达
到78.5%，在静态时，ic1 、ic2 为0，
即：静态功耗为0。
缺点 在输入信号为 0 附近的区域内， VT1 和VT2 都不导通，因此会出现 交越失真。所以上电路若不改进， 则没有实用的价值。
6、交越失真现象
⑴ 产生交越失真的原因
0
VCC Icm
由于：
Icm
Vcem / RL
(VCC 2
Vces) / RL
所以：
PV
VCC (VCC / 2 Vces)
RL
VC2C
2RL
⑼ OTL乙类互补对称电路的最大效率m
1 VC2C
m
Pom PV
100%
8 RL VC2C
100% 100% 78.5% 4
2RL
电路实际上的效率比上值要低。因为电源提供的 功率有一部分转化为集电极的功耗，使管子发热产生 了温升。
⑴ 当vI为正半周时： VT1工作在放大 区，VT2工作在 截止区。(推)
⑵ 当vI为负半周时： VT1工作在截止 区，VT2工作在放大区。(挽)
⑶ 最后在两管的集电极合成一个完整的正弦波， 再通过T2耦合到负载RL上。
3、图解分析：
iC1
4、 传统的乙类推挽功率放大电路的 缺点：
⑴ 输入/输出变压器的体积大、重； ⑵ 因为是变压器耦合，故频带窄； ⑶ 存在交越失真和不对称失真； ⑷ 电路采用反馈时，易自激振荡。
负半周均不失真 ，如下图所示。
交流负
VCC
ic 载线
RE
Q
静态工作点：
直流负 载线
VCEQ = 0.5VCC
直流电源教学课件PPT
直流电源在电力系统中用于控制和保 护电路，保障电力系统的稳定运行。
仪器仪表供电
在科研、生产和测试等领域，直流电 源为各种仪器仪表提供稳定的电力供 应。
02
直流电源的组成与工作原理
电源的组成
01
02
03
04
电源变压器
将交流电转换为适合设备的低 压交流电。
整流器
将交流电转换为直流电。
滤波器
滤除直流电中的交流成分，使 输出更加平滑。
根据时间常数计算滤波效果。
元器件的选择与计算
电感的选择与计算 根据滤波需求，选择合适的电感量和匝数的电感。 根据自感系数计算电感量。
制作工艺与注意事项
焊接
使用合适的焊接工具和材料，确保焊接质量。
布线
合理布置线路，确保电源性能和美观。
制作工艺与注意事项
01
02
03
组装
按照设计图纸组装各个元 件。
安全
确保电源外壳接地，避免 触电危险。
质量
确保元件质量可靠，避免 损坏或性能不稳定。
05
直流电源的使用与维护
安全注意事项
确保电源接地
为了防止电击，直流电源必须正确接地。
避免过载
不要超过电源的额定电流，否则可能导致电 源过热并引发火灾。
避免短路
不要将电源的正负极直接短路，这可能导致 电源损坏或火灾。
直流电源的特点
稳定性好
直流电源输出的电压或电流值相 对稳定，不易受到外界干扰的影
响。
适用范围广
直流电源可以应用于各种电子设备 和仪器，满足不同领域的需求。
安全性高
直流电源的输出电压较低，不易对 人体造成危害。
直流电源的应用场景
2.5 第八章 分立元件放大电路
• PE是一个固定不变的值，与信号的有 无或大小均无关。
u CE u CE
负载得到的交流功率PL
设变压器效率ηT=1,则PL=PRL=PR′L，即
1 T PL U C sin t I C sin tdt T 0 UC和IC分别为集电极交流电压和 2 1 1 UC 电流的振幅，信号越大， UC 、IC UC IC 19 2 2 RL 越大，输出功率也将增大。
效率η
PL 1 U C I C PE 2 UCC I CQ
当信号最强，UCm=UCC, ICm=ICQ时，效率达到最高：
21
1 m 50 % 2
二、变压器耦合功率放大电路——甲类功放
甲类功率放大器的总效率η′，通常只有30%~35%左右。如何解 决效率低的问题？ 最直接的办法是降低工作点，使放大器工作于乙类或甲乙 类状态，电路效率可达78.5% ； 采用两个晶体管对称的电路结 构和轮流导通的方法保证信号完整。 改变放大器工作状态(方式)提高效率 采用推挽(push-pull)输出电路，或互补对称射极输出器。
17
二、变压器耦合功率放大电路——甲类功放
甲类功放电路交直流负载线
iC iC 直流负载线 iB IC ICQ ICQ 0 t 0 0 UC (b) UCEQ t UCC ICQ Q 交流负载线 1 － RL ′
RL '
VCC
RB N1 N2 RL
u CE u CE
RB为偏置电阻，其值决定了Q点的ICQ及IBQ。 若变压器是理想的，则直流工作点电压UCEQ=UCC，直流负载线为一垂直线， 18 而交流负载线通过Q点，其斜率为(-1/R′L)
5
一、概述
(3) 管耗PC 损耗在功率放大管上的功率叫做功放管的损耗，用PC表示。 (4) 效率
模拟电子技术(第四版)课件：功率放大器
U omax U CC U CES
功率放大器
若忽略UCES, 则
U omax U CC
由式(8.1)可得电路最大不失真输出功率为
Pom
1 2RL
(UCC
UCES .2）
功率放大器
2） 直流电源提供的功率PDC
两个电源各提供半个周期的电流, 故每个电源提供的平均
电流为
电路的电压放大倍数, 提高电路的带负载能力。
功率放大器 图 8.7 集成运放驱动的OTL功率放大器
功率放大器
该电路工作原理简述如下:
静态时,由R4、R5、V1、V2、V3提供的偏置电压使V4～V7微 导通, 且ie6=ie7,中点电位为UCC/2,uo=0 V。
当输入信号ui为负半周时, 经集成运放对输入信号进行放大, 使互补对称管基极电位升高, 推动V4、V6管导通, V5、V7管趋于 截止, ie6自上而下流经负载, 输出电压uo为正半周。
2U
2 CC
π 2 RL
4 π2
POmax 0.4POmax
每个管子的最大功耗为
PC1 m a x
PC2 max
1 2
PC m a x
0.2 PO m a x
（8.７）
功率放大器
3.
演示电路如图8.2（a）所示,在放大器的输入端加入一个 1000 Hz正弦信号,用示波器观察输出端的信号波形, 发现输 出波形在正、负半周的交界处发生了失真, 观察到的输出波 形如图8.2(b)所示。
功率放大器
图 8.2 （a）演示电路; （b） 输出波形
功率放大器
产生这种失真的原因是: 在乙类互补对称功率放大电路
中, 没有施加偏置电压, 静态工作点设置在零点,UBEQ=0, IBQ=0, ICQ=0, 三极管工作在截止区。由于三极管存在死区,
《功率放大》课件
非线性失真的测量
非线性失真的抑制
通过优化电路设计、选择合适的元件 和采取有效的反馈措施等可以抑制非 线性失真。
非线性失真可以通过测量谐波失真系 数、互调失真系数等指标来评估。
频率响应
频率响应的定义
01
频率响应是指功率放大器在不同频率下的输出功率的变化情况
。
频率响应的测量
02
在标准测试条件下，使用合适的测试设备对功率放大器的频率
功率放大器的分类
总结词
功率放大器可以根据不同的分类标准进行分类，如按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等。
详细描述
根据不同的分类标准，功率放大器可以分为多种类型。按工作频段可分为射频功率放大器和音频功率放大器等； 按用途可分为通用型和专用型；按电路结构可分为分立式和集成式。不同类型的功率放大器具有不同的特点和应 用范围。
无线通信系统
移动通信基站
在无线通信系统中，功率放大器用于 放大信号，确保信号覆盖范围和通信 质量。
卫星ห้องสมุดไป่ตู้信
卫星通信系统中的功率放大器用于将 信号放大并发送到卫星上，实现远距 离通信。
雷达与声呐系统
雷达
雷达系统中的功率放大器用于放大发射信号，提高探测距离和精度。
声呐
在声呐系统中，功率放大器用于放大声音信号，提高水下探测的灵敏度和距离。
03
功率放大器的主要 参数
输出功率
输出功率
指功率放大器输出的最大 功率，通常以瓦特（W） 为单位表示。
输出功率的测量
在标准测试条件下，使用 合适的测试设备对功率放 大器的输出功率进行测量 。
输出功率的调整
根据实际需要，可以通过 调节音量控制或输入信号 的大小来调整功率放大器 的输出功率。
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甲类功放有以下特点：
(1) 整个周期内均有iC>0； (2) 信号失真小； (3)电源始终不断地输送功率： 静态时，这些功率全部消耗在管子和电阻上； 动态时，其中一部分转化为有用的输出功率， 信号愈大，输送给负载的功率愈多。
(4)输出功率较小；
(5)效率较低。
如何解决效率低的问题？
Vcc
R3
b + + -A
uo1
功 放
加 热 元 件
uo
A：电压放大器
R2
Rt 温控室
温度调节 过程
室温T T
Rt
Ub
UO1
UO
一、功率放大电路的特点
放大器方框图如下： 前 置 放大器 信号源
由电压放大电路组成， 其主要任务是不失真地 提高输入信号电压的幅 度，以驱动后面的功率 放大电路。
其任务是在保证信号失真 在允许范围内的前提下， 尽可能地提高输出功率， 以驱动输出负载（换能 器）。
(即为△AQD的面积)
c. 电源供给功率
π 1 2 PV VCC iC d t 2 π 0 π 1 2 VCC I CQ I cm sin t d t 2 π 0 VCC I CQ PVQ 2.25W
(即为矩形ABCD的面积)
Po 0.56 25% d. 效率 PV 2.25
（1）静态
• 静态工作点
UCEQ=VCC/2=6/2=3(V) ICQ=(VCC－UCEQ)/RL=3/8=0.375(A)
•电源供给功率
PVQ=VCC﹒ICQ=6×0.375=2.25(W)
•三极消耗功率
PTQ=UCEQ﹒ICQ=3×0.375=1.125(W)
•负载RL上消耗的直流功率
PRQ=ICQ2﹒RL=0.3752×8=1.125(W)
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
乙类互补对称放大电路
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。也称为 OCL互补功率放大电路。
2、工作原理
两个三极管在信号一个
正、负半周轮流导通，使负
办法：降低Q点。
缺点：但又会引起截止失真。
• 既降低Q点又不会引起截止失真的办法： •采用推挽输出电路，或互补对称射极
输出器。
三、互补对称功率放大电路
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）
（2）动态
在 充 分 激 励 下 ， Ucem≈VCC/2 ， Icm=Ucem/RL≈VCC/2RL，由此得： a. 交流输出功率 U cem I cm Po 2 2 1 U cem I cm 2 1 VCC VCC 2 2 2 RL 2 VCC 62 0.56W 8RL 8 8 (即为△QED的面积)
Po 100% PV
Po : 负载上得到的交流信号功率。
PV ： 电源提供的直流功率。
(5)功放管散热和保护问题
(6)在分析方法上，通常采用图解法。
综上所述，对功率放大电路的要求是：
在保证晶体管安全工作的条件下和允 许失真的范围内，充分发挥其潜力，输 出尽量允许大的功率，同时还要减小管 子的损耗，以提高其效率。
第八章 功率放大器与直流稳压电源
8.1 功率放大电路
8.2 线性直流稳压电源
8.1 功率放大电路
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。
例1： 扩音系统
信 号 提 取 电 压 放 大 功 率 放 大
例2：温度控制
R1
R1-R3：标准电阻 Ua ：基准电压 Rt ：热敏电阻 a
载得到一个完整的波形。
乙类互补对称电路图解分析：
为分析方便， 如图曲线倒置 成Q点重合 由图可知，Ucem的 最大值为VCCUCE(sat)，如果忽略 UCE(sat) ，则: Ucem(max)≈VCC。
负载斜率相等 且都通过Q点， 那么合成的负 载线成图示的 一条直线。
(1) 输出功率Po ：
b. 管子消耗功率
π 1 2 PT uCE iC d t 2 π 0 π 1 2 U CEQ U cem sin t 2 π 0 I CQ I cm sin t d t U CEQ I CQ 1 2 U cem I cm PTQ P0 1.125 0.56 0.565W
二、功率放大电路提高效率的主要途径
甲类放大——输入信号
的整个周期内均有电流 流过管子即管子在一周 内都导通。
甲乙类放大——管子在
一个周期内有半个周期 以上导通。
乙类放大——管子在一
个周期内只有半个周期 导通。
乙类放大（c），
效率最高；
甲乙类放大（b）， 效率其次；
甲类放大（a），
效率最低。
I om U om Po I oU o 2 2 1 I omU om 2 1 I cm U cem 2 2 1 U cem 2 RL
最大不失真输出功率为：
Pomax
1U 2
2 cem(max)
RL
V 2 RL
2 CC
(2)直流电源供给功率PV ：
1 PV 2 2 2 0 VCCiC1d ( t )
例：如图(a)所示的射极跟随器处于
甲类工作状态，设VCC=6V，RL=8Ω， 三极管的β=40，ICEO、UCES忽略不计。 试求在充分激励下，该电路的最大不 失真输出功率和效率。 解：当静态工作点 Q 平分交流负 载线时，该电路在充分激励下有 最大的不失真输出电压，此时电 路的输出功率也为最大。
功 率 放大器
负载 (换能器)
(1) 输出功率Po尽可能大 (2)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
(3) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。
(4) 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()。