第3章功率放大电路PPT课件
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第3章功率放大器PPT课件
缺 双电源， 点 电源利用率不高
最大输出功率
主
Pom
1 2
V
2 CC
RL
要 公
直流电源消耗功率
PE
2 VC
CIcm
式 效率 理 想 78.5%
最大管耗 PC1m 0.2Pom
OTL
结构简单，效率高，频率 响应好，易集成，单电源
输出需大电容， 电源利用率不高
Pom
1 8
V
2 CC
RL
PE
1 VC
CIcm
甲乙类工作状态失真大， 静态电流小 ，管耗小，效率较高。
单管甲类电路
做功放适合吗？
乙类推挽电路 iB
0
u BE
UomVCC2UCES
信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。 两只管子交替工作，称为“ 推挽 ”。设 β为常量，则负载
上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
OTL 电路
输入电压的正半周：
＋VCC→T1→C→RL→地
＋
C 充电。
输入电压的负半周：
C 的 “＋”→T2→地→RL→ C
“ －” C 放电。
静态 uI 时 U B， U EV 2 CC
Uom(VCC
2)UCES 2
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。
开启 电压
① 静态时T1、T2处于临界导通状态， 有信号时至少有一只导通；
② 偏置电路对动态性能影响要小。
消除交越失真的互补输出级
静 态UB ： 1B2UD1UD2 动 态ub： 1ub2ui
若I
＞
2
第3章 高频功率放大器电路
定义集电极效率为：
Po 1 I c1m U cm 1 C g 1 ( ) PD 2 I C0 VCC 2
（3.23） （3.24）
16
其中，
g 1 ( )
I c1m 1 ( ) I C0 0 ( )
U cm VCC
称为集电极电压利用系数， 1 。 称为波形系数。
g cU im iCmax 2 U cm U cm (1 cos ) Re (2 sin2 )
动态特性不仅与Re有关，而且与 有关。
20
图3.6 高频谐振功率放大器的动特性曲线
21
2.谐振功率放大器的工作状态 由图3.6可知，若改变电路参数，瞬时工作点 A(uBEmax , uCEmin ) 的位置可能发生移动。因此，根据A点的位置不同，谐振功率 放大器有欠压、临界和过压三种工作状态。
U im cos VBZ VBB
cos VBZ VBB U im
（3.10）
9
需要注意的是，VBB可正可负，即
VBZ VBB 的长度。将u
（VBZ VBB 就是图3.4中 )
BE代入式（3.7），并利用式（3.10）可得：
iC gc (uBE VBZ ) g c (VBB U im cost VBZ )
第 3 章 高频功率放大器电路
内 容
3.1 高频功率放大器概述 3.2 谐振功率放大器的工作原理 3.3 谐振功率放大器的特性分析 3.4 谐振功率放大器电路与设计 3.5 丁类和戊类谐振功率放大器 3.6 集成射频功率放大器及其应用简介 3.7 宽带高频功率放大器
2
3.1 高频功率放大器概述
高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分， 主要用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大，其输 出功率小到几毫瓦，大到几百瓦，上千瓦，甚至兆瓦量级。 在高频功率放大领域内扮演重要角色的是高频谐振功率放大 器。本章主要介绍高频谐振功放的基本原理、动态特性、功 率和效率等指标和高频谐振功放电路的实际设计，并简要介 绍了集成和宽带高频功放与有关技术。
Po 1 I c1m U cm 1 C g 1 ( ) PD 2 I C0 VCC 2
（3.23） （3.24）
16
其中，
g 1 ( )
I c1m 1 ( ) I C0 0 ( )
U cm VCC
称为集电极电压利用系数， 1 。 称为波形系数。
g cU im iCmax 2 U cm U cm (1 cos ) Re (2 sin2 )
动态特性不仅与Re有关，而且与 有关。
20
图3.6 高频谐振功率放大器的动特性曲线
21
2.谐振功率放大器的工作状态 由图3.6可知，若改变电路参数，瞬时工作点 A(uBEmax , uCEmin ) 的位置可能发生移动。因此，根据A点的位置不同，谐振功率 放大器有欠压、临界和过压三种工作状态。
U im cos VBZ VBB
cos VBZ VBB U im
（3.10）
9
需要注意的是，VBB可正可负，即
VBZ VBB 的长度。将u
（VBZ VBB 就是图3.4中 )
BE代入式（3.7），并利用式（3.10）可得：
iC gc (uBE VBZ ) g c (VBB U im cost VBZ )
第 3 章 高频功率放大器电路
内 容
3.1 高频功率放大器概述 3.2 谐振功率放大器的工作原理 3.3 谐振功率放大器的特性分析 3.4 谐振功率放大器电路与设计 3.5 丁类和戊类谐振功率放大器 3.6 集成射频功率放大器及其应用简介 3.7 宽带高频功率放大器
2
3.1 高频功率放大器概述
高频功率放大器是各种无线电发射机的重要组成部分， 主要用来对载波信号或高频已调波信号进行功率放大，其输 出功率小到几毫瓦，大到几百瓦，上千瓦，甚至兆瓦量级。 在高频功率放大领域内扮演重要角色的是高频谐振功率放大 器。本章主要介绍高频谐振功放的基本原理、动态特性、功 率和效率等指标和高频谐振功放电路的实际设计，并简要介 绍了集成和宽带高频功放与有关技术。
第三章四互补对称功率放大电路
一个信号 状态 周期内导
通时间
工作特点
整个周 失真小，静态电流
甲类 期内导 大，管耗大，效率
通
低。
半个周 失真大，静态电流
乙类 期内导 为零 ，管耗小，
通
效率高。
甲乙 类
半个多 周期内 导通
失真大， 静态电 流小 ，管耗小，
效率较高。
图示
三、乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless) （一）电路组成及工作原理
U(BR)CEO＞2VCC=2×24V=48 V。 放大电路在最大功率输出状态时，集电极电流幅度达最大值
Icmm，为使放大电路失真不致太大，则要求功率管最大允许集电
极电流ICM满足ICM＞Icmm=VCC/RL=3A。
四、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
1、乙类互补对称功放的交越失真
2
4.7 / /5.1 2.2
111
Au2 (dB) 20 lg111 41(dB)
RL1 R3 / / Ri2 5.1/ /1.7 1.3k
总的电压增益： Au=Au1·Au2=(-9.6) ×(-111)=1066 A(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)=19.6+41=60.6(dB)
（三）甲乙类单电源互补对称放大电路 OTL电路： 1.电路组成
2.工作原理
当 ui > 0 时：V2 导通，C 放电，V2 的等效电源电压 0.5VCC。 当 ui < 0 时：V1导通，C 充电，V1 的等效电源电压 + 0.5VCC。 注意： 应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC 。
《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。
03第3章功率放大电路
iC(AV) 2π1 π 0Icmsimωtd(ωt)
=Icm/π
因 Icm=Uom/RL≈Vcc/RL 代入PE一般式得
PE=2×[Vcc×(Vcc/RLπ)] =（4/π）×[（Vcc）2/2RL]
POM=（Vcc）2/2RL 得证
所以 ，PE=2×[Vcc×(Icm/π)]
3.2 互补对称功率放大电路 3．效率
(2) 每只管集电极最大损耗功率Pcm Pcm=0.2POM
3.3集成功率放大器
目前，已经能够将功率放大器和它前面的 推动级电路做在一块硅芯片上即成为集成 功率放大器。其优点是体积小、重量轻、 性能好、可靠性高。
有许多类型可供选用，按着IC手册要求 使用。
上述功放特点 甲乙类功放失真小，但效率较低乙类功放失真较大，但效率高
2）按工作频谱分 低频功放 高频功放 宽带功放 脉冲功率放大器
3）按 制做工艺分 ： 分立件功放 集成功放 4）按构成方式 ： 分变压器耦合 OCL型 OTL型
3.1 概述
3、功率放大器类型
甲类
甲乙类
乙类
3.2 互补对称功率放大电路
第3章 功率放大电路
3.1 概述 3.2 互补对称功率放大电路 3.3 集成功率放大器
功放 是电子设备中 不可少的单元电路 需要掌握 [教学要求] 掌握功放基本概念
了解功放电路参数
3.1 概述
什么是功率放大器 • 供给负载足够功率，控制它工作 • 一个能量转换器，直流电源能量 • 通常处于设备末级
3）取 UCES≈0，代入上式得 POM=(Vcc)2/2RL
4）测量输出功率方法 PO=(UOL)2/2RL
3.2 互补对称功率放大电路
2、直流电源供给功率PE 指两个电源供给的总功率
=Icm/π
因 Icm=Uom/RL≈Vcc/RL 代入PE一般式得
PE=2×[Vcc×(Vcc/RLπ)] =（4/π）×[（Vcc）2/2RL]
POM=（Vcc）2/2RL 得证
所以 ，PE=2×[Vcc×(Icm/π)]
3.2 互补对称功率放大电路 3．效率
(2) 每只管集电极最大损耗功率Pcm Pcm=0.2POM
3.3集成功率放大器
目前，已经能够将功率放大器和它前面的 推动级电路做在一块硅芯片上即成为集成 功率放大器。其优点是体积小、重量轻、 性能好、可靠性高。
有许多类型可供选用，按着IC手册要求 使用。
上述功放特点 甲乙类功放失真小，但效率较低乙类功放失真较大，但效率高
2）按工作频谱分 低频功放 高频功放 宽带功放 脉冲功率放大器
3）按 制做工艺分 ： 分立件功放 集成功放 4）按构成方式 ： 分变压器耦合 OCL型 OTL型
3.1 概述
3、功率放大器类型
甲类
甲乙类
乙类
3.2 互补对称功率放大电路
第3章 功率放大电路
3.1 概述 3.2 互补对称功率放大电路 3.3 集成功率放大器
功放 是电子设备中 不可少的单元电路 需要掌握 [教学要求] 掌握功放基本概念
了解功放电路参数
3.1 概述
什么是功率放大器 • 供给负载足够功率，控制它工作 • 一个能量转换器，直流电源能量 • 通常处于设备末级
3）取 UCES≈0，代入上式得 POM=(Vcc)2/2RL
4）测量输出功率方法 PO=(UOL)2/2RL
3.2 互补对称功率放大电路
2、直流电源供给功率PE 指两个电源供给的总功率
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
第3章高频功率放大
ic是一串周期性尖顶余弦脉冲， 即： ic =Ic0 +Ic1m cosωt+Ic2mcos2ωt+ …
3.2 谐振功率放大器工作原理
1.UBE = Eb + Ubmcosωt，其中Eb < UB‘，导通角θ<900 工作在丙类状态。 2. ic是一串周期性尖顶余弦脉冲，即
ic =Ic0 +Ic1m cosωt+Ic2mcos2ωt+ …… 3.负载LC回路对信号源频率ω谐振, 即对ic的基频谐 振，则负载回路两端输出电压为基波电压:
就交流通路而言, 滤波匹配网络介于功率 管和负载之间, 如图所示：
3.5 谐振功率放大器实际电路
滤波网络功能： 1.充分滤除高次谐波分量, 以保证RL上获得基波功率。
2.将功率管提供功率Pn尽量高地传输到负载RL上。
即要求ηk=
PL PO
尽量接近于1。
常用的网络除L型外,更多的是采用三个电抗元件组成
3.2 谐振功率放大器工作原理
3.2 谐振功率放大器工作原理
（1）功放的最佳θ角：θ=700左右。 （2）用于倍频工作时，θ角最佳选择：
实现二倍频：θ=600 ，α2(θ)最大。 实现三倍频：θ=400 ，α3(θ) 最大。
3.3 谐振功放的功率与效率
一、功率计算
1.输出功率P0
P0
=
1 2
I
2 c1m
倍频
一、倍频器的用途 1.降低设备的主振频率，保证主振器的稳定性。 2.扩展发射机输出级的频段. 3.用于调频发射机中，以增加调制度。
3.6 倍频器
二、倍频器的分类 1.变容二极管参量倍频器：倍频次数大于3。 2.三极管丙类倍频器：倍频次数为2到3。
第3章---射频功率放大器
RL。另外当传输线从1端到2端有电流i通过时，传输线另 一导体上必然有电流为i，即i＝2u/RL。当传输线从1端到 2端有电流i通过时，传输线另一导体上必然有电流i从4端 流向3端，因为4端与1端相连，这个电流相当于从1端到3 端，结果信号源流入传输线输入端的总电流为2i。根据上 述分析可得，传输线变压器的输入阻抗如(3.3.14)所示。
图3.17 阻抗匹配网络的连接 图3.18 功率放大器组成框图
对阻抗匹配网络的基本要求是 1)将负载阻抗变换为与功放电路的要求相匹配的负载
阻抗，以保证射频功放电路能输出最大的功率。 2)能滤除不需要的各次谐波分量，以保证负载上能获
得所需频率的射频功率。 3)网络的功率传输效率要尽可能高，即匹配网络的损
可以采用同轴电缆、带状传输线、双绞线或高强度的 漆包线，磁心采用高频铁氧体磁环(MXO)或镍锌(NXO)。 频率较高时，采用镍锌材料。磁环直径小的只有几毫 米，大的有几十毫米，选择的磁环直径与功率大小有 关，一个15W功率放大器需要采用直径为10～20mm 的磁环。传输线变压器的上限频率可高达几千兆赫， 频率覆盖系数可以达到104。 一个1∶1的倒相传输线变压器的结构示意图如图3.23 所示，采用2根导线(1～2为一根导线，3～4为另一根 导线)，内阻为RS的信号源uS连接在1和3始端，负载 RL连接在2和4终端，引脚端2和3接地。
耗要小。 常用的射频功率放大器匹配网络有L形、π形和T形，有
时也采用电感耦合匹配网络。根据匹配网络的性质， 可将功率放大器分为非谐振功率放大器和谐振功率放 大器。非谐振功率放大器匹配网络采用高频变压器、 传输线变压器等非谐振系统，它的负载阻抗呈现纯电 阻性质。而谐振功率放大器的匹配网络是一个谐振系 统，它的负载阻抗呈现电抗性质。
图3.17 阻抗匹配网络的连接 图3.18 功率放大器组成框图
对阻抗匹配网络的基本要求是 1)将负载阻抗变换为与功放电路的要求相匹配的负载
阻抗，以保证射频功放电路能输出最大的功率。 2)能滤除不需要的各次谐波分量，以保证负载上能获
得所需频率的射频功率。 3)网络的功率传输效率要尽可能高，即匹配网络的损
可以采用同轴电缆、带状传输线、双绞线或高强度的 漆包线，磁心采用高频铁氧体磁环(MXO)或镍锌(NXO)。 频率较高时，采用镍锌材料。磁环直径小的只有几毫 米，大的有几十毫米，选择的磁环直径与功率大小有 关，一个15W功率放大器需要采用直径为10～20mm 的磁环。传输线变压器的上限频率可高达几千兆赫， 频率覆盖系数可以达到104。 一个1∶1的倒相传输线变压器的结构示意图如图3.23 所示，采用2根导线(1～2为一根导线，3～4为另一根 导线)，内阻为RS的信号源uS连接在1和3始端，负载 RL连接在2和4终端，引脚端2和3接地。
耗要小。 常用的射频功率放大器匹配网络有L形、π形和T形，有
时也采用电感耦合匹配网络。根据匹配网络的性质， 可将功率放大器分为非谐振功率放大器和谐振功率放 大器。非谐振功率放大器匹配网络采用高频变压器、 传输线变压器等非谐振系统，它的负载阻抗呈现纯电 阻性质。而谐振功率放大器的匹配网络是一个谐振系 统，它的负载阻抗呈现电抗性质。
功率放大电路ppt课件
IB 1 .8 5 A i A S
R L 8
CH8 功率放大电路
v V v I B i AS i
VBIAS=0.6V 放大器的效率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P om η 100 % 24 . 7 % ( P P ) VCVE
效率低(笔记)
CH8 功率放大电路
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
P P P 11 . 46 W V o T
CH8 功率放大电路
Pom % 78 . 5 % PV （2）所选功率管的最大允许管耗PCM必须大
PT1max=0.2Pom=1.8W ；
管子c-e耐压V(BR)CEO应大于2VCC=24V ； 管子的最大集电极电流ICM应大于Iomax=VCC / RL=12/8=1.5A。 （3）因为管耗最大时Vom≈0.6VCC ，所以管耗最大时的输出功率为： 2 Vom (0.6VCC)2 Po 3 . 24 W 2 RL 2 8 （4）因为在
8.3.3 功率BJT的选择
功率与输出幅 度的关系 2. 功率BJT的选择 P390
CH8 功率放大电路
CH8 功率放大电路
例题．工作在乙类的OCL电路如图所示。已 知VCC=12V，RL=8Ω，vi为正弦电压。
1．求在Vces≈0 的情况下，电路的最大输出功 率Pomax、及此时的效率η和管耗PT 。 2．根据主要极限值选择管子。 3．求管耗最大时的输出功率Po 。
V om
4 V CC
0 .5 4 V CC 7 .6 V 0.5 时， V om
8.3.3 功率BJT的选择
1. 最大管耗和最大输出功率的关系
因为
V 1V CC om V P ( om ) T1 R π 4 L
R L 8
CH8 功率放大电路
v V v I B i AS i
VBIAS=0.6V 放大器的效率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
P om η 100 % 24 . 7 % ( P P ) VCVE
效率低(笔记)
CH8 功率放大电路
8.3 乙类双电源互补对称功率放大电路
P P P 11 . 46 W V o T
CH8 功率放大电路
Pom % 78 . 5 % PV （2）所选功率管的最大允许管耗PCM必须大
PT1max=0.2Pom=1.8W ；
管子c-e耐压V(BR)CEO应大于2VCC=24V ； 管子的最大集电极电流ICM应大于Iomax=VCC / RL=12/8=1.5A。 （3）因为管耗最大时Vom≈0.6VCC ，所以管耗最大时的输出功率为： 2 Vom (0.6VCC)2 Po 3 . 24 W 2 RL 2 8 （4）因为在
8.3.3 功率BJT的选择
功率与输出幅 度的关系 2. 功率BJT的选择 P390
CH8 功率放大电路
CH8 功率放大电路
例题．工作在乙类的OCL电路如图所示。已 知VCC=12V，RL=8Ω，vi为正弦电压。
1．求在Vces≈0 的情况下，电路的最大输出功 率Pomax、及此时的效率η和管耗PT 。 2．根据主要极限值选择管子。 3．求管耗最大时的输出功率Po 。
V om
4 V CC
0 .5 4 V CC 7 .6 V 0.5 时， V om
8.3.3 功率BJT的选择
1. 最大管耗和最大输出功率的关系
因为
V 1V CC om V P ( om ) T1 R π 4 L
《功率放大电路》PPT课件
V1 基极电位进一步提高，进 入良好的导通状态；
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，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。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
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” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
ie1
(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，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。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
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” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
ie1
(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
第 3 章 高频功率放大器
u BE VBB ui VBB U im cost
将晶体管输入特性曲线理想化，近似为 直线交横轴于 U TH 。可见管子工作在丙类状 态，只在小半小时周期内导通。如图3-2所 示。
图3-2
集电级输出回路谐调在输入信号 频率ω 上，若回路谐振电阻为 Rp ，则 可得 U C为 U C I c1m Rp cost 三极管集电极和发射极之间的瞬时 电压为 uCE VCC U cm cost
（2）4：1和1：4阻抗变换器。传 输线变压器可以构成阻抗变换器， 最常用的是4：1和1：4阻抗变换器。 将传输线变压器按图3-20a接线， 就可以实现4：1的阻抗变换，图320 b是它的电路图。
图3-20 4:1传输线变压器 可见，输入阻抗是负载阻抗的4倍，从而实 现了4：1的阻抗变换。
图3-21 1：4传输变压器
当n>2时，为了有效的抑制低于n的各次谐 波分量，实际丙类倍频器输出回路常采用 陷波电路，如图3-17所示为三倍频。
图3-17 带有陷波电路的三倍频器
3.4 宽带高频功率放大器 3.4.1 传输线变压器
1.传输线变压器的工作原理 传输线变压器是将传输线绕在髙磁导率、低消耗的磁 环上构成的。传输线可采用扭绞线、平行线、同轴线等， 而磁环一般由镍锌高频铁氧体制成，其直径小的只有几毫 米，大的有几十毫米，视功率大小而定。传输线变压器与 普通变压器相比，其主要特点是工作频带极宽，它的上限 频率可达上千兆赫兹，频率覆盖系数可达10000。而普 通变压器的上限频率只有几十兆赫兹，频率覆盖系数只有 几百或几千。传输线变压器的工作方式是传输线原理和变 压器原理相结合，即其能量根据激励信号频率的不同以传 输线或以变压器方式传输。
2. 传输线变压器的应用
（1）平衡和不平衡电路的转换。传输线变压 器可实现平衡和不平衡电路的转换，如图 3-19所示。
将晶体管输入特性曲线理想化，近似为 直线交横轴于 U TH 。可见管子工作在丙类状 态，只在小半小时周期内导通。如图3-2所 示。
图3-2
集电级输出回路谐调在输入信号 频率ω 上，若回路谐振电阻为 Rp ，则 可得 U C为 U C I c1m Rp cost 三极管集电极和发射极之间的瞬时 电压为 uCE VCC U cm cost
（2）4：1和1：4阻抗变换器。传 输线变压器可以构成阻抗变换器， 最常用的是4：1和1：4阻抗变换器。 将传输线变压器按图3-20a接线， 就可以实现4：1的阻抗变换，图320 b是它的电路图。
图3-20 4:1传输线变压器 可见，输入阻抗是负载阻抗的4倍，从而实 现了4：1的阻抗变换。
图3-21 1：4传输变压器
当n>2时，为了有效的抑制低于n的各次谐 波分量，实际丙类倍频器输出回路常采用 陷波电路，如图3-17所示为三倍频。
图3-17 带有陷波电路的三倍频器
3.4 宽带高频功率放大器 3.4.1 传输线变压器
1.传输线变压器的工作原理 传输线变压器是将传输线绕在髙磁导率、低消耗的磁 环上构成的。传输线可采用扭绞线、平行线、同轴线等， 而磁环一般由镍锌高频铁氧体制成，其直径小的只有几毫 米，大的有几十毫米，视功率大小而定。传输线变压器与 普通变压器相比，其主要特点是工作频带极宽，它的上限 频率可达上千兆赫兹，频率覆盖系数可达10000。而普 通变压器的上限频率只有几十兆赫兹，频率覆盖系数只有 几百或几千。传输线变压器的工作方式是传输线原理和变 压器原理相结合，即其能量根据激励信号频率的不同以传 输线或以变压器方式传输。
2. 传输线变压器的应用
（1）平衡和不平衡电路的转换。传输线变压 器可实现平衡和不平衡电路的转换，如图 3-19所示。
《音频功率放大器》PPT课件
随着声波信号的输入，这 类功率放大器的晶体管将 声波的正负半波完整地进 行放大。输出不失真，正 弦波形非常完整。
电路特征是这类功率放大器的晶体管工作在输出特性曲
线的放大区。在输入信号的整个周期内，晶体管均导通，
有电流流过。
17
第3章 音频功率放大器
甲类功率放大器：
甲类功率放大器的优点 是失真极小，各项电声 指标高。在Hi-Fi音响领 域里很多厂家选用此种 功放，如英国罗特功放、 音乐传真功放和日本的 金嗓子功放都是甲类功 率放大器。
12
第3章 音频功率放大器
(3)V―MOS功率放大器。
金属栅极采用V型槽结构 ； 漏极是从芯片的背面引出 ， 具有垂直导电性。由于在栅极 与芯片之间有二氧化硅绝缘层， 因此它仍属于绝缘栅型MOS 场效应管。
因为场效应管是电压控制的器件，它具有负温度特性， 因此无需对输出管进行复杂的保护，而且它具有和电 子管相似的音色。采用场效应管制作的功放具有噪声 低、动态范围大、无需保护等特点。其电路简单，而 性能却十分优越。
13
第3章 音频功率放大器
(3)V―MOS功率放大器。
VMOS场效应管（V-MOSFET）简称VMOS管或功 率场效应管，其全称为V型槽MOS场效应管。它是继 MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件。它 不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高、驱动电流小 （0.1μA左右），还具有耐压高（最高1200V）、工作 电流大（1.5A～100A）、输出功率高、低频跨导的线 性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管 与功率晶体管之优点集于一身，因此在电压放大器 （电压放大倍数可达数千倍）、功率放大器、开关电 源等电路中获得广泛应用。
第3章 音频功率放大器
第3章 音频功率放大器
电路特征是这类功率放大器的晶体管工作在输出特性曲
线的放大区。在输入信号的整个周期内，晶体管均导通，
有电流流过。
17
第3章 音频功率放大器
甲类功率放大器：
甲类功率放大器的优点 是失真极小，各项电声 指标高。在Hi-Fi音响领 域里很多厂家选用此种 功放，如英国罗特功放、 音乐传真功放和日本的 金嗓子功放都是甲类功 率放大器。
12
第3章 音频功率放大器
(3)V―MOS功率放大器。
金属栅极采用V型槽结构 ； 漏极是从芯片的背面引出 ， 具有垂直导电性。由于在栅极 与芯片之间有二氧化硅绝缘层， 因此它仍属于绝缘栅型MOS 场效应管。
因为场效应管是电压控制的器件，它具有负温度特性， 因此无需对输出管进行复杂的保护，而且它具有和电 子管相似的音色。采用场效应管制作的功放具有噪声 低、动态范围大、无需保护等特点。其电路简单，而 性能却十分优越。
13
第3章 音频功率放大器
(3)V―MOS功率放大器。
VMOS场效应管（V-MOSFET）简称VMOS管或功 率场效应管，其全称为V型槽MOS场效应管。它是继 MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件。它 不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高、驱动电流小 （0.1μA左右），还具有耐压高（最高1200V）、工作 电流大（1.5A～100A）、输出功率高、低频跨导的线 性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管 与功率晶体管之优点集于一身，因此在电压放大器 （电压放大倍数可达数千倍）、功率放大器、开关电 源等电路中获得广泛应用。
第3章 音频功率放大器
第3章 音频功率放大器
《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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2 0
RL
总共率（2直流电源）
PE 2ICOUCC 2UCC 2
RL
效率
Pom 78.5%
PE 4
2.甲乙类互补对称功率放大电路
乙类放大的交越失真
ui
交越失真:在两管交替
工作前后都存在一个 0.7
输入特性的死区电压
VO －
ωt
而引起的截止工作区， 0.7V
导致输出电压、电流
uo
波形失真。
PE 91.7
PT PE Po 91.7 72 9.85W
2
2
3.3 OTL电路 (1) 特点
+UCC
T1、T2的特性一致； 一个NPN型、一个PNP型
T1 C
两管均接成射极输出器； +
输出端有大电容；
uI
单电源供电。
-
A+ +
T2 RL uo -
(2) 静态时(ui= 0)
VA
U CC 2
uo
UCC
效率
Po 36.1 100% 55.5%
PE 65
每管功耗
PT PE Po 65 36.1 14.5W
若 Uim UCC 224V
2
Po UCC 2 242 72W 2RL 2 4
PE 2 UCC 2 2 242 91.7W
RL 4
Pom 72 100% 78.5%
为无输出电容(Output Capacitorless)电路，简称OCL电
路。 OTL电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源供电。
1.乙类互补对称功率放大电路
无输出电容放大电路(OCL)
iC1
iC 2
iB1
UCC t uo
t
t
ui
R1
t
iB1
iC1
T1
t
iB 2
ui
R2
VE iB 2
T2
iC 2 +
iC
Q
●
ωt
uCE
iC
ωt
iC
Q
●
uCE
ωt 上页
Q
●
uCE
返回
要提高效率就要减小直流静态电流，让功率放大电路工 作在乙类状态。
3.2 互补对称功率放大电路
互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。 当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压
器而被称为无输出变压器(Output Transformerless)电路， 简称OTL电路。 若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成
信号严重失真
晶体管的三种工作状态： iC
甲类工作状态
甲类
晶体管在输入信号
的整个周期都导通
静态IC较大，波形
好, 管耗大效率低。
iC
乙类工作状态
乙类
晶体管只在输入信号
的半个周期内导通，
静态IC=0，波形严重
失真, 管耗小效率高。
iC
甲乙类
甲乙类工作状态
晶体管导通的时间大于 半个周期，静态IC 0， 一般功放常采用。
1
射击输出器
ro RC
较小
较大
射击输出器的输出电阻小,可与低阻值负 载功率匹配。
如图，电路与负载直接耦合 输出功率的最om
RB
2 22
当Q位于负载线中央，则：
ui
Uom UCC , Iom IC 2
Pom 1 UCCIC 4
直流电源供给的功率：
OTL原理电路
电容两端的电压
uC
U CC 2
,
IC1 0， IC2 0
(3) 动态时
设输入端在UCC/2 直流基础上加入正弦信号。
输入交流信号ui的正半周
T1导通、T2截止； 同时给电容充电
T1 ic1 A + uo -
uo
输入交流信号ui的负半周 +
RL
T2导通、T1截止；
ui
T2 ic2
电容放电，相当于电源 -
PE
8RL
U2 CC
4
(4) 交越失真
ui
当输入信号ui为正弦波时，
输出信号在过零前后出现的
O
t
失真称为交越失真。
交越失真产生的原因
交流通路 若输出电容足够大，其上电压基本保持不变， 则负载上得到的交流信号正负半周对称。
输出电压的幅值 Ucem UCC 2 Ice Ucem RL UCC 2RL
Pom 1 IceUcem UCC 2
2
8RL
PE ICOUCC UCC UCC UCC 2
2RL
2RL
Pom UCC 2 2RL 78.5%
解：Uim 2 12 17V
UCC
T1
输出功率
Po Uo2 172
u2
Po UCC 2 242 72W
2RL 2 4
36.1W
RL
T2
2RL 2 4
输出电流幅值 Iom U 1 17 4.25A RL 4
电源供给的电流 ICO 2 Iom 2.71A
输入功率 PE UCCICO 24 2.71 65W
正半周。 负半周。
uo 为完整的正弦波。
（3）输出功率及效率
; u io 的最大幅值 Icm Ucem RL
cem 的最大幅值
Ucem UCC 忽略 UCES
输出最大功率
Pom
1
IcmUcem
U2 cem
UCC 2
2
2RL 2RL
平均电流 ICO 1 xIcm sin t Icm UCC
第3章 功率放大电路
前置级 电压放大回路
最后级 功率放大级
对功放电路的要求：输出功率PO 尽可能大
效率η要高
非线性失真尽可能小
分析电路采用：图解分析法
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3.1射击输出器的功率放大作用及工作状态 3.1.1 射击输出器的功率放大作用
1. 射击输出器的功率匹配 2. 比较: 共射级放大电路
ro rbe RS
RL
PE UCCIC
UCC
T
uo
电路的效率：
Pom 0.25 25%
PE
ic
IC(mA )
Q
uiCcE
O t
UCE(V)
uCE
t
3.1.2 射级输出器的工作状态
1.工作状态: 甲类 乙类 甲乙类
2.晶体管三种工作状态的优缺点
优点
缺点
信号不失真
管耗大,电路效率低
甲类 甲乙类 乙类
管耗低,电路效率高
RL uo
t
1. 静态分析
T1 T 2 特性参数及正、负电源电压完全对称
VE 0 即 UCE1 UCC UCE2 UCC
u 0 i
时T1 T 2 都截止两管均工作在乙类放大状态
uo 0
2. 动态分析
u i i u i 正半周, T1 导通, T 2 截止, o c1 o
u u i i i 负半周, T 2导通, T1 截止, o c2 o
O
ωt
上
下
返
2.甲乙类互补对称功率放大电路
ui
UCC
0
RB
T2
ic 2
D1
+
D2
T1
ui RE
T 3 io
UioCC
0
uRL o
ic3
0
UCC io 消除交越失真的措施：加很小的直流偏压
0
t
t
t
t
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例 UCC 24V , RL 4 ui 212 sin tV
求：输入功率，输出功率，效率， 每管功耗；