乙类互补推挽功率放大器
乙类推挽功率放大器的研究 Multisim仿真 课程设计报告
乙类推挽功率放大器的研究摘要：随着现代通信技术的发展,功率放大器已成为无线通信系统中一个不可或缺的部分。
功率放大器的性能在很大程度上影响并制约着整个通信系统的通信质量和技术水平，如何保证它能低噪声，高效率，宽频带，高增益，高质量的运作是贯穿在功率放大器整个设计过程中的中心问题。
而乙类放大器适于宽带大功率工作，大多数集成运放的末级输出都采用乙类推挽形式；乙类推挽电路采用不同极性的放大器件（N型或P型）构成的高保真放大器中最常用的放大器。
由于它们工作在对称放大状态，具有类似差分的特性抵消失真中的偶次谐波，获得较低的失真度。
并且晶体管功耗小，效率高，可制作优质的功率放大器。
本文针对乙类推挽功率放大器的电路结构和工作原理进行了详细的分析，关键词：功率放大器乙类消除交越失真1 设计任务功率放大器是通过将直流输入功率转换化为交流功率输出，以提高发射信号能量，便于接收机接收的电路，因而要求输出功率大，效率高，同时，输出中的谐波分量应该尽量小，以免对其他频道产生干扰。
根据电流导通角的不同，功率放大器分为甲类、乙类、丙类等。
失真是指输出信号波形发生变化的现象，波形失真的原因和种类有很多，主要有非线性失真、频率失真和相位失真等。
当不考虑失真大小时，功放电路的输出功率可远高于额定功率，还可输出更大数值的功率，它能输出的最大功率称为最大输出功率。
发射机的输出功率和效率主要取决于高频功率放大器，对同一耗散功率来说，效率的提高意味着输出功率的增大，当输出功率一定时，效率的提高使消耗的电源功率减小，管子的耗散功率降低，可降低冷却系统的压力。
这对于节省能源、使用较小的功率管输出较大的功率、减小设备的体积和重量都有重要的实际意义。
这几项指标要求是互相矛盾的，在设计放大器时应根据具体要求，突出一些指标，兼顾其他一些指标。
例如实际中有些电路，防止干扰是主要矛盾，对谐波抑制度要求较高，而对带宽要求可适当降低等。
而率放大器的效率是一个突出的问题，其效率的高低与放大器的工作状态有直接的关系。
乙类推挽输出级电路与功率放大器
2 U U 1 E = C 0m - 0m R 4 L
1 ) = I0m - I0m2 RL 4
Ec
休息1 休息2 返回
3 直流电源供给的功率PE
电源 EC（或 Ee）供给电流的平均值
1 I = T
ic
T
0
i c (t )dt =
I 1 U 0m = 0m RL
I
Io m
（3） 复合管的应用：
R 其中 L = Re // R L
1 u= ⅱ: A ' h h ie 1 (1hfe 1) ie 2 (1hfe 1 )(1hfe 2 )R L
' (1hfe1 )(1hfe2 )R L
电路仿真1 电路仿真2
ib1
+
ui
i0 ie2 i0 R ie2 e A = = i = ⅲ: ib1 ib1 ie2 R e R L ib1
0
· Q
截止区
u BE
饱和区
(3) 甲乙(AB)类工作状态
静态工作点设置在放大区内，但接 近截至区，在信号的大半周期内三极 管导通，导通角θ ＞1800
ic
· Q
截止区
u BE
(4) 丙(C)类工作状态
静态工作点设置在截至区内，晶体管只
饱和区
ic
有在信号正半周的一部分时间内导通，输 出信号电流波形只有一个尖顶，导通角 θ ＜1800 。
u1 =
N1 uL N2
返回
N2 = iL N1
(5)变压器耦合推挽功放
ii:
ui
ui + ui1 + ui2 iC2
工作原理
iC1
EC
1.3乙类功率放大器
1.3 乙类推挽功率放大器 1.3.1 变压器耦合乙类推挽功率放大器一、电路 结构特点：上下对称 Tr1：输入变压器，保证两管轮流工作；Tr2：输出变压器，实现输出信号合成。
二、定性工作原理输入信号正半周时，T1导通，T2截止； 输入信号负半周时，T2导通，T1截止。
两个管子轮流工作，一推一拉（挽）所以叫推挽。
三、定量性能分析 Q 点：1、 静态 0CQ I =直流通路： CEQ CC V V =2、 交流通路 2'L L R n R =，12w n w =为输出变压器变比3、 交流负载线：过Q 点，斜率为1'L R -。
4、 动态分析 设：sin i im v V t ω= 当正半周(0)t ωπ≤≤时， 有1sin C cm i I t ω=1sin CE CC cm v V V t ω=-同理，负半周(2)t πωπ≤≤时，2sin C cm i I t ω=-1sin CE CC cm v V V t ω=+两管叠加后21()sin (02)L C C cm i n i i nI t t ωωπ=-=-≤≤RL'.v v i i i oc1c2L L R ++--Tr1Tr2w2CEui i = n ( ic2 - ic1 )i iLC2C1ttttuotCE1i B1ti C1ttVccIcmIbmVcmVcm = Icm*RL'5、 定量计算（1） 输出功率（'L R 上功率就是L R 上功率）o P22111'2'22cm o cm L cm cm L V P I R V I R ===每管输出功率1112o o o P P P ==引进集电极电压利用系数ξcmCCV V ξ=， ξ与激励bm I 有关，(01)ξ≤≤ cm CC V V ξ∴=⋅， 'CCcm L V I R ξ⋅=则：22222max ()112'2'2'cm CC CCo o L L L V V V P P R R R ξξξ⋅===⋅=⋅ 其中：2max2'CC o L V P R =为理想状态，满激励下的输出功率----最大输出功率。
乙类互补推挽功率放大电路的分析计算
PD C m
V C C 2 πRL
Pcmax PTm 0.4Po
PTm(single) 0.2Po
max 78.5%
甲类：Pcmax=4W→ 大功率管→必须加散热片→体积增大 乙类： Pcmax=0.2W —中功率管
说明：一般0.1W以下的管子称为小功率管。
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
2UomVCC πRL
PD C m
2VC C 2 πRL
3. 效率
Po U o m
PDC
4 VCC
4. 集电极的最大功耗PC
PC PDC Po
2VCC π
m
4
78.5%
2Po RL
Po
P U o m 2
o
2RL
81/117
PC
PC
2VCC
2PO RL
PO
matlab代码如下。
om PTm
PTm(single) 0.2Pom
P U o m 2
o
2RL
83/117
甲类功放 (CE、无变压器)
Pcmax 4Po
max 2 5 %
例：负载输出功率 Po=1W， 甲类CE单管放大和乙类放 大电路的管子子功耗是多少？ 分析：
乙类功放
Po(m ax )
V C C 2 2 RL
PO
x = 0:0.1:10
y = 24/pi*sqrt(2*x/8)-x;
plot(x,y)
82/117
4. 集电极的最大功耗PC
PC PDC Po
2VCC π
2Po RL
Po
令
d PC d Po
0 ， 解 得 Po
乙类互补推挽放大器设计
电子应用系统CDIO一级项目设计说明书题目：乙类互补推挽放大器设计专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计周数：设计成绩：2012年6月18日1、CDIO设计要求本次CDIO设计题目如下：运用课程《电子线路》的非线性部分相关知识及课外资料，设计一个符合要求的、合理的乙类互补推挽功率放大器。
设计要求为：1.电源电压U=10~15V2.输入阻抗Z≥1KΩ3.输出负载R=8Ω4.输出功率P=1~5W5.放大倍数X≥20倍6.带宽f =100~200KHZ7.无失真8.multisin仿真结果2、CDIO设计正文2.1 功率放大电路功率放大电路着眼于较大的输出。
其特点是在同样的供电电压下有着较大的电流输出能力，即具有较大的“负载能力”。
在实际应用中，需要功率放大电路的场合很多。
例如带动电机的转动、仪表的指示、继电器的动作、天线的发射、扬声器的发声等。
要实现这些控制，就要在电压放大之后，在用功率放大电路提供负载所需要的足够的电功率。
2.2 功率放大电路的特性1、有足够大的功率输出2、非线性失真小3、效率高2.3 功率放大电路的分类1、按功放管的工作状态分为甲类、乙类、甲乙类和丙类2、按工作频率的高低分为低频功率放大电路和高频功率放大电路3、按负载的性质分为非谐振功率放大电路和谐振放大电路4、按电路结构分为单管功率放大电路、变压器耦合推挽功率放大电路和无变压器的功率放大电路2.４ 乙类互补推挽功率放大电路推挽的意思是两个晶体管一推一拉的工作。
如下图是乙类互补对称推挽功率放大电路的原理电路。
T1、T2分别为ＮＰＮ和ＰＮＰ型三极管，他们的特性要相同。
信号从两个晶体管的基极输入，从公共射极输出，RL为负载电阻。
这个电路可以看成是由两个射极输出器组合而成。
由于半导体三极管的发射结处于正向偏置它才能导通，因此，当输入信号ｕ处于正半周时，Ｔ２截止，Ｔ１导通并处于放大状态，由电流ie 1流过负载RL；而当输入信号处于负半周时，Ｔ１截止，Ｔ２处于放大状态，由电流ie 2流过负载RL，由此便在负载上产生完整的电压波形。
甲乙类互补对称功率放大电路解读
集成功放 LM384 外部电路典型接法：
输入信号 vi
调节音量
Vcc 电源滤波电容
6 - 14 8
2+
1
5
输出耦合大电容
500
2.7 8
0.1
外接旁路电容 低通滤波,去除高频噪声
例：电路如图所示，已知T1和T2的饱和管压降 │UCES│＝2V，直流功耗可忽略不计。
回答下列问题： （1）R3、R4和T3的作用 是什么？ （2）负载上可能获得的最 大输出功率Pom和电路的 转换效率η各为多少？ （3）设最大输入电压的有 效值为1V。为了使电路 的最大不失真输出电压的 峰值达到16V，电阻R6 至少应取多少千欧？
R1 R2
IB
B2间便可得到 VBE 任意倍数的
电压。
-
B1 V
B2
功放电路的改进
电路中增加复合管
增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力c。
方式一： c ic
ic b ib
b ib T1 T2
e
e
ic1 1ib, ib2 ie1 (11)ib,
ic2 2ib2,
ic ic1ic2 12(11)ib
准互补
输出级中的T4、T6均为NPN
型晶体管，两者特性容易对称。
+VCC T1
T3
T4 T2
T5
RL
T6
-VCC
例题
功放如图所示。已知VCC=26V，RL=8Ω，T1,T2
的饱和压降|VCES|=2V，D1、D2导通压降为0.7V, T1，
T2的|VBE|=0.7V。
①试求静态时VA，VB1，VB2的值 ②若测得负载RL上的电压有效值
为15V，求PO，PT，PV及η。 ③求该电路不失真的最大输出功
乙类推挽功率放大器
(2) 克服交越失真的基本途径
在输入端为两管加合适的正偏电压，使其工作在 甲乙类。
由传输特性图可见：只要 VBB 取值合适，上下两路 传输特性起始段的弯曲部分就可相互补偿，合成传输特 性趋近于直线，在输入正弦电压激励下，得到不失真的 输出电压。
(3) 常用电路
vi2 vi1 ，分别加在两管的基射极之间，实现两
管轮流导通。
Tr2——输出变压器，隔断 iC1 和 iC2 中的平均分 量，并利用初级绕组的中心抽头将 iC1 和 iC2 中的基波 分量在 RL 中叠加，输出正弦波。
T1 和 T2——特性配对、相同导电类型的 NPN 功 率管
(2) 工作原理 (忽略射结导通压降) vi1(t) ＞ 0 时， vi2(t) ＜ 0，T1 管导通，T2 管截止， ic1 处于正半周的半个正弦波； vi2(t) ＞0 时， vi1(t) ＜ 0，T2 管导通，T1 管截止， ic2 处于负半周的半个正弦波。iC1 和 iC2 中的基波分量在 RL 中叠加，输出正弦波。
T2 对 T4 的限流保护作用同上。
五、输入激励电路
1. 必要性 互补推挽功率放大器 中的功率管接成射极跟随 器，电压增益小于 1。若 要求功率管充分利用，输出最大信号功率，则 RL 上的 信号电压振幅达到接近电源电压(单电源时，接近 VCC/2)。为此，要求输入激励级为互补功率管提供振 幅接近电源电压的推动电压。
VBEQ1
VBEQ2
VBB 2
VBB 2VTn(IR / IS ) IS 为二极管 D1 和 D2 的反向饱和电流，VT 为温度电 压当量。
3. vBE 倍增电路 (1) 电路 直流：由 T3、R1、R2 组成， 且由电流源 IR 激励，为互补功率 管 T1、T2 提供偏置电压 VBB。 交流：T3、R1 构成电压并 联负反馈电路，反馈电路的电阻
1.3乙类推挽功率放大电路
2. 过流保护电路 (1) 电路：T1、T2 ：保护管，R1、R2 ：取样电阻。 (2) 原理 ：以保护管 T1 为例 正常时，VR1 < VBE1(on)，T1 截止， 不起保护作用。 异常时，VR1 > VBE1(on)，T1导 通，分流 i1 , 限制 T3 管的输出电流， 起到了限流保护作用。 T2 对 T4 的限流保护作用同上。 五、输入激励电路 1. 必要性 互补功放, 功率管为射随器，Av < 1。若要求输出最大 信号功率，则要求激励级提供振幅接近电源电压的推动电 压(单电源为1/2VCC)。
乙类推挽电路时，两管的合成传输特性
(2) 解决途径 输入端两管适当正偏，使其工作在甲乙类。 由传输特性图可见：只要 VBB 取值合适，上下两路传输 特性起始段的弯曲部分就可相互补偿，合成传输特性趋近于 直线，在输入正弦电压激励下，得到不失真的输出电压。
(3) 常用电路 ① 二极管偏置电路 ② vBE 倍增电路 2. 二极管偏置电路 电路：IC中，偏置二极管由三极管取代，如图 (b)、(c)
作业：1-14，1-16，1-17
式中，VBE3 = VT ln(IE3 / IS) VT ln(IR / IS)
R2 R1 VBE3 VBB VBB VBE3 (1 ) R1 R2 R2
上式表明：偏置电路提供的偏置电压 VBB 是 VBE3 的倍 增值，且其值受 R1 和 R2 控制，故称为 VBE 倍增电路。 (3) 具有热补偿：Ｔ℃↑ → ICQ →VBE3→VBB → ICQ
2. 电路 T3 : 输入激励级， T3 的直流负载R(忽略T1 T2)基流，直流负载线为 (b)Ⅰ。 3. 影响输出振幅的因素 交流负载r R//ri < R ,交流负载线(b)Ⅱ所示。故 T3 管最 大输出电压振幅减小，小于 VCC/2。 若使 r > R，则交流负载线如图(b)Ⅲ，输出信号电压振 幅可接近 VCC/2。 4. 改进电路 (1) 电流源构成有源负载放大器，直流电阻小，交流电 阻大。
(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
乙类推挽功率放大器
1.1 CDIO 设计目的通过设计乙类互补推挽功率放大器，掌握利用分离原件组成OTL 功放电路的原理，提高电路原理图读图技能，熟练掌握较复杂电路的装调操作方法。
1.2 CDIO 设计正文1.2.1设计要求电压增益：20倍直流输入电压：不大于10V输出功率：1W 以上（负载RL =8Ω）频率特性：20Hz ～50KHz1.2.2 设计原理乙类工作时，为了在负载上合成完整的正弦波，必须采用两管轮流导通的推挽电路。
通常使用T1和T2两个特性配对的互补功率管（NPN 型和PNP 型），若忽略功率管发射结导通电压，则当输入信号正半周期时，两功率管分别导通和截止，输出为正半周的半个正弦波；当输出信号负半周期时，两功率功率管分别截止和导通，输出为负半周的半个正弦波，通过负载的电流通过合成形成完整的正弦波。
1.2.3设计过程负载RL =8Ω Vo= V Po R L 22*=，输出功率Po=1W峰值为Vp=4V ，峰峰值为Vp-p=8V若要实现输出功率为Po=1W ，则直流电源电压Vcc ＞8所以取Vcc=10V输出电流Io==L CC R V /221422mA 取β=100，1b I =Io/β=4.22mA 取5I =20mA ，所以5R =0.5cc V /5I =250Ω取E V =0.2Vcc=2VE R =2V/20mA=100Ω因为E 5V R /R A ==2.5<10，所以E R 取值不合适令64E R R R +=，4R =10Ω，5R =250Ω当交流分析时，6R 被短路，V A =25符合要求Q2三极管基极电流'b I = I5/β=20mA/100=0.2mA2I =5～10倍的'b I ，取2I =2mA E 2V V =b +0.7V=2.7V6R = 2b V /2mA=1.35k Ω4R =(Vcc-2V b )/2mA=3.65k Ω电路中R 、C 电路为高通滤波电路，频率在20Hz ～50KHz所以计算得2C =40uF ，3C =2mF ，旁路电容1C =100nF1.3仿真结果图1 乙类功放原理图图2 输入端电压与输出端电压比较图3 示波器仿真波形1.4设计总结通过这次的乙类推挽功率放大器的设计，发现了自己很多知识上的漏洞，通过查阅书籍和在网上搜索资料，以及询问同学，总算做出了这个波形不是真的仿真电路。
乙类推挽功率放大电路精要
单电源供电电路等效为 VCC/2 和 VCC/2 的双电源供电电路。
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三、准互补推挽(tuī wǎn)电路
1．问题(wèntí)的提出
互补要求两功率管特性配对，难实现。 2．解决办法
采用复合管取代互补管，构成准互补
推挽电路。
3．电路
复合管 T1、T2 等效为 NPN 型管；T3
与 T4 等效为 PNP 型管。
图 1–3–7 准互补推挽电路
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三、准互补推挽电路
3．电路 复合管 T1、T2 等效为 NPN 型管； T3与 T4 等效为 PNP 型管。 其中，T1、T3 为小功率管，它们 之间是互补(hù bǔ)的，T2、T4 为大功 率管，它们是同型，便于特性配对，故 称为准互补(hù bǔ)推挽电路。
2．电路
T3：输入激励级， T3 的 直 流 负 载
R(忽略 T1 和 T2基极
电流)，直流负载线 为Ⅰ。
图 1–3–9(a) 未加自举电容的电路 (b)输入激励级图解分析
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3．输出(shūchū) 振幅
交流负载 r R//ri < R ,交流负载线如Ⅱ所示。故 T3 管最 大输出电压(diànyā)振幅减小，小于 VCC/2。
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• 4、下图又属于(shǔyú)哪类功率放大器？
图 1–3–3 加偏置的互补推挽电路及其传输特性
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• 5、功率放大器考虑哪些因素？ • A、增益 • B、效率（损耗） • C、失真(shī zhēn)（饱和、截止、交越失真
(shī zhēn)） • D、安全（电压、电流、损耗功率处于安全区）
即 vC vO。 工作原理：Av 1，故 vB vO
vC，通过 R2 的交流电流 i 0，因而
1.2 功率放大器的电路组成和工作特性
图 1–1–5
乙类工作时，为在负载上合成完整的正弦波，必须采用
两管轮流导通的推挽(Push-Pull)电路。
第十五页，共二十六页。
实现方案(fāng àn)： ① 变压器耦合推挽功放；
② 乙类互补推挽功放。
1．变压器耦合功放 (1) 电路(diànlù)结 构 Tr1：输入变压器，利用二次绕组的中心抽头(chōu 将 tóu) vi (t) 分成两个幅值相等，极性相反的激励电压 vi1 = - vi2 ，分别加在 两管的基 - 射极之间，实现两管轮流导通。
(2)工作原理 vi(t) > 0 时，T1 管(NPN 型) 导 通(忽略射结压降)，T2 管 (PNP型) 截止，iC1( iE1)为正弦波的正半周；
vi(t) < 0 时，T2 管导通，T1 管截 止，iC2( iE2)为处于正弦波的负半周。
图 1–2–5(b) 互补推挽
通过 RL 的电流 iL = iE1 – iE2 ，合成完整的正弦波。
相应(xiāngyīng) Po 和 PD 达到最大，即
乙类功放的最大集电极效率(xiào lǜ)
③ 若激励不足
比甲类功放高
Vcm 减小，引入电源电压利用系数 表示 Vcm的减小程度。
第二十二页，共二十六页。
定义(dìngyì)
= Vcm/VCC
集电极管耗：
分析：当输入激励由大减小，即 减小时，Po、PD、 C 均单调减小，而 PC1 和 PC2 的变化非单调，
Tr2：输出变压器，隔断 iC1 和 iC2 到负载的平均分量，并利用 一次绕组的中心抽头将 iC1 和 iC2 中的基波分量在 RL 中叠加，输
出正弦波。
T1 和 T2：特性配对、相同导电类型的 NPN 功率管。
模拟电子技术基础02-20-03 乙类推挽功率放大电路的工作原理_94
•两管互补对称；
o +
•双电源供电；
vi)
•静态时，两管静态工作点为0 ；
I
乙类互补功率放大电路工作原理
OCL ( Output Capacitor-less )电路
Vi(t) >0时，Ti管导通，T2w截止，妇(气i) 为
正半周的半个正弦波；
o
+
Vi(t) V 0时，T2管导通，T1管截止,ic2(气2)
单电源供电电路等效为Vcc/2和-Vcc/2的双 电源
供电电路。
该电路一般要求q的容量较大，因而电路的低频特性差
乙类互补功率放大电路工作原理 剧修疔Eli*
变压器耦合,互补推挽功放的比较
电源 晶体管类型 低频响应
体积 效率
变压器耦合 单电源供电
相同 差 大 低
OTL 单电源供电
互补 差 小 高
OCL 双电源供电
① 单电源供电； ② VCC与两管串接，若两管特性配对VO= VCC/2 ；
③输入信号直流偏置匕=VCC/2 ；
④负载串接大容量隔直电容 J
乙类互补功率放大电路工作原理
输入电压的正半周：
+ Vcc一Ti一 CL 一&L一地 CL 充电。
输入电压的负半周：
C
L
的"
一T2一地一&L一
C
L
"
■
" CL
放电。
第二十讲第3节 乙类互补功率放
大电路工作原理
乙类互补功率放大电路工作原理
乙类功率放大电路特点：
•只在有信号时电源才提供电流； •把电源提供的能量大部分用到负载上; •提高整体效率。
乙类互补功率放大电路工作原理
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
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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科信学院CDIO项目设计说明书（2010 /2011学年第二学期）
CDIO项目名称：电子应用系统一级项目
专业班级：电子信息工程
学生：
学号:
指导老师：
设计成绩:
2011年6月28日
1、互补对称OTL 功放电路装调 1.1 CDIO 设计目的
通过设计乙类互补推挽功率放大器，掌握利用分离原件组成OTL 功放电路的原理，提高电路原理图读图技能，熟练掌握较复杂电路的装调操作方法
1.2 CDIO 设计正文 1.
2.1设计要求
电压增益：10倍（20分贝）
输出功率：0.5W 以上（负载R L =8Ω） 频率特性：20Hz ～20KHz
1.2.2 设计原理
乙类工作时，为了在负载上合成完整的正弦波，必须采用两管轮流导通的推挽电路。
通常使用T1和T2两个特性配对的互补功率管（NPN 型和PNP 型），若忽略功率管发射结导通电压，则当输入信号正半周期时，两功率管分别导通和截止，输出为正半周的半个正弦波；当输出信号负半周期时，两功率功率管分别截止和导通，输出为负半周的半个正弦波，通过负载的电流通过合成形成完整的正弦波。
1.2.3设计过程
负载R1=8Ω V o=
Po R *1=2V ，输出功率Po=0.5W
峰值为Vp=22V ，峰峰值为Vp-p=4≈V 2 5.7V
若要实现输出功率为Po=0.5W ，则直流电源电压Vc c ＞ 5.7V 所以取Vcc=15V 输出电流Io=
2
1
Vcc/RL ≈350mA 取β=100，Ib1=Io/β=3.5mA
取I5=30mA ，所以R5=(15V-8.5V)/30mA=220Ω 取VE=0.2Vcc=3V RE=3V/30mA=100Ω
因为Av=R5/RE=2.2＜10，所以RE 取值不合适 令RE=R4+R6,R4=15Ω，R5=85Ω
当交流分析时，R6被短路，Av=15符合要求
Q2三极管基极电流Ib’= I5/β=30mA/100=0.3mA
I2=5～10倍的Ib’，取I2=2mA
VB2=VE+0.7V=3.7V
R6= VB2/2mA=1.8kΩ
R4=(Vcc-VB2)/2mA=6kΩ
电路中R、C电路为高通滤波电路，频率在20HZ～2KHZ
所以计算得C2=40uF，C3=2mF，旁路电容C1=100nF
1.3仿真结果
图1 乙类功放原理图
图2 输入端电压与输出端电压比较
图3 示波器仿真波形
1.4设计总结
通过对乙类功放的设计，对所学相关知识有了更深入的理解，更加熟练应用仿真工具进行波形仿真以及能够较为熟练使用所学知识设计和调试电路，并且在实践中发现了平时学习中没有遇到的问题，提高了查阅资料和动手操作能力，使对所学知识有了更加浓厚的兴趣。
2、555时基混合集成电路的应用
2.1 CDIO设计目的
⑴掌握利用555时基集成电路组成定时器、触发器的原理
⑵练习集成电路的测试
⑶加深对电路设计技巧及电子电路原理的理解
⑷提高动手能力
2.2 CDIO设计正文
2.2.1设计要求
⑴设计555波形产生电路（方波、三角波等）
⑵检查原件参数及好坏
⑶查阅资料，设计电路方案
⑷了解方波或三角波产生原理
2.2.2设计原理
多谐振荡器是一种自激振荡器,在接通电源以后不需要外加触发信号，便能自动地产生矩形脉冲,由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以又把矩形波振荡器称为多谐振荡器。
下图为设计原理
图4 多谐振荡器工作原理
2.2.3 设计过程
将555定时器的低触发端和高触发端连在一起，接通电源后，电容C2被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电，T导通，此时Vo为低电平，电容C2通过电阻放电，时Vc下降，当下降到1/3Vcc时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。
当C2放电结束时，T截止，Vcc将通过电阻向电容充电，Vc上升到2/3Vcc时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，再接一个积分电路就得到了三角波。
2.3仿真结果
图4 由555定时器构成的多谐振荡器
图5 555定时器输出端波形
图6 555定时器输出端接积分电路后输出三角波
2.4 设计总结
通过利用555定时器设计多谐振荡器，掌握了555的基本组成结构和基本工作原理，通过对电路的设计更加熟练的运用仿真软件进行仿真及调试，提高了查阅资料和动手操作能力，增强了对所学专业的兴趣，设计电路就是不断的尝试不断的修改，最终才能达到理想的效果，这是在平时学习中无法体会到的，通过实践对各方面知识能力都有所加深和提高，经常动手操作才会提高自己。
3、参考文献
[1]康华光.电子技术基础（模拟部分）第四版.：高等教育，2000
[2]衣承斌，京南.模拟集成电子技术基础.：东南大学，1993
[3]蔡惟铮，吴建强.常用电子元器件简明手册.：工业大学，1989
[4]风言.电子电路基础.：高等教育，1995
[5]康华光.电子技术基础（数字部分）第四版.：高等教育，2000
[6]嘉奎.电子线路（非线性）.：高等教育，2000
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