功率放大器分析
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VT1截止、VT2放大。 其负半周的信号通过 VT2管和电容C到达负 载。VT2的供电电压 为：VC= -VCC/2。
T
0 VCCiCdt
ຫໍສະໝຸດ Baidu
ICQIcmsin(t)
P V T 10 T V C iC C d V tT C0 C T iC d V tC C I C Q V C 22 C R L
2. 最大负载功率
P Oma xV om m R La2 x20.5V CC22R L V C 2C 8R L
3. 最大效率
2、工作原理：
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：
甲乙类放大： 导通角大于180°。一周期内有半个周期以上
iC＞0。降低了静态工作电流 。
甲乙类和乙类放大虽降低了静态工作电流，但又产生了 失真问题。如果不能解决乙类状态下的失真问题，乙类工作状 态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路或互补对称电路较 好地解决了乙类工作状态下的失真问题。
电压放大电路BJT工作在 甲类，乙类和甲乙类放大 主要用于功率放大电路。
大管工作在极限状态，因此必须保证放大管的安全工作。
•要求效率高：效率——负载得到的有用信号功率与电源提
供的直流功率之比。
•要求非线性失真小：由于功率放大电路是大信号运用，
接近晶体管的截止区和饱和区，容易产生非线性失真。
可见，输出功率与非线性失真是功率放大电路 的一对主要矛盾。 •功放管的散热:有相当大的功率消耗在管子上，引起温升
第九章 功率放大电路
一、引言
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。
扩音系统
信 号 提 取
电
功
压
率
放
放
大
大
功率放大电路的特点及主要研究对象
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压 和电流。管子工作在接近极限状态。
maxPOmaxPV 25%
如何解决效率低的问题？
办法：降低Q点。 缺点：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。
二、传统的推挽功率放大电路(乙类功率放大器)
1、电路结构(变压器耦合)：
T1：输入变压器； T2：输出变压器； VT1和VT2： 对称放大管。
（3）功率放大电路的分类
三极管根据正弦信号整 个周期内的导通情况，可 分为四个工作状态：
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°
甲类放大：三极管360°导电。输入信号在整个周期内都有
电流流过放大器件。电压放大器一般工作在甲类。电源始终 不断输送功率，在没有交流信号输入时（也意味着没有交流 信号输出），没有信号输出功率，电源提供的功率全部消耗 在管子（电阻）上（管耗），并转化为热量散发出去；当有 信号输入时，其中有一部分转化为有用的信号输出功率。甲 类放大的效率不高，理论上不超过50%。
（4）研究的问题
有效值
1. 性能指标：输出功率和效率。
若已知Vom，则可得Pom。
Pom
V
2 om
RL
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。
2. 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。
3. 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。
在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近
最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近c-e反向击穿电 压V(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗 散功率PCM 。称为工作在极限状态。
乙类放大：三极管180°导电。功率放大电路必须考虑效率
问题。静态电流是造成管耗的主要原因。为了降低静态时的 工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类工作状态。一周 期内只有半个周期iC＞0。没有输入信号时，信号输出功率为 零，电源供给的功率为零，管耗为零。信号增大，电源供给 的功率增大，输出功率增大。但输出出现了严重的失真。
一般直接驱动负载，带载能力要强。
# 功率放大电路与前面介绍的电压放大电路有本质 上的区别吗？
没有，都是能量转换。（直流电源的直流电能转 化为信号控制的交流电能）电压放大电路使负载得到 尽可能大的不失真的电压信号，功率放大获得尽可能 大的不失真输出功率。
（2）功率放大电路的特点： •要求输出功率尽可能大：输出信号电压和电流大，使放
负半周均不失真 ，如下图所示。
交流负
静态工作点：
V CC
ic 载线
VCEQ = 0.5VCC
RE
直流负
Q
载线
ICQ
=
0.5VCC RE
vo的取
值范围
vCE
VCC
若忽略晶体管的饱和压 降和截止区，输出信号 vo的峰值最大只能为：
Vomax0.5VCC
1. 直流电源输出的功率
iC ICQic
1T
PV
2、工作原理：
⑴ 静态时： 合理选取R1、R2，使 两管均微通，其发射 极电位为VCC/2。大 电容C已充满电，VC 也为VCC/2。
⑵ 当vI为正半周时：
VT1放大、VT2截止。 其正半周的信号通过VT1管、C到达负载。VT1的 供电电压为：VCC-VC=VCC-VCC/2=VCC/2。
⑶ 当vI为负半周时：
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。
三、OTL乙类互补对称电路
1、电路结构：
⑴ VT1 和VT2 分别由 NPN和PNP管组成， 然后共同对RL组成 射极输出器。
⑵ 电路只有一个电源，NPN管由VCC供电，PNP管 由电容C供电。R1和R2分别为两管的偏置电阻。
射极输出器能否做功率放大？
VCC
ib
Rb
vi
RE
vo
射极输出器的输 出电阻低，带负载能 力强，但做功放不适 合。
射极输出器效率的估算：
(设RL=RE)
V CC ic
VCC
RE
ib
Rb
Q
vi
RE
vo vo vo
ib VCC vce
t
为得到较大的输出信号，假设将射极输出器的静
态工作点（Q）设置在负载线的中部，令信号波形正
T
0 VCCiCdt
ຫໍສະໝຸດ Baidu
ICQIcmsin(t)
P V T 10 T V C iC C d V tT C0 C T iC d V tC C I C Q V C 22 C R L
2. 最大负载功率
P Oma xV om m R La2 x20.5V CC22R L V C 2C 8R L
3. 最大效率
2、工作原理：
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：
甲乙类放大： 导通角大于180°。一周期内有半个周期以上
iC＞0。降低了静态工作电流 。
甲乙类和乙类放大虽降低了静态工作电流，但又产生了 失真问题。如果不能解决乙类状态下的失真问题，乙类工作状 态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路或互补对称电路较 好地解决了乙类工作状态下的失真问题。
电压放大电路BJT工作在 甲类，乙类和甲乙类放大 主要用于功率放大电路。
大管工作在极限状态，因此必须保证放大管的安全工作。
•要求效率高：效率——负载得到的有用信号功率与电源提
供的直流功率之比。
•要求非线性失真小：由于功率放大电路是大信号运用，
接近晶体管的截止区和饱和区，容易产生非线性失真。
可见，输出功率与非线性失真是功率放大电路 的一对主要矛盾。 •功放管的散热:有相当大的功率消耗在管子上，引起温升
第九章 功率放大电路
一、引言
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。
扩音系统
信 号 提 取
电
功
压
率
放
放
大
大
功率放大电路的特点及主要研究对象
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压 和电流。管子工作在接近极限状态。
maxPOmaxPV 25%
如何解决效率低的问题？
办法：降低Q点。 缺点：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。
二、传统的推挽功率放大电路(乙类功率放大器)
1、电路结构(变压器耦合)：
T1：输入变压器； T2：输出变压器； VT1和VT2： 对称放大管。
（3）功率放大电路的分类
三极管根据正弦信号整 个周期内的导通情况，可 分为四个工作状态：
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°
甲类放大：三极管360°导电。输入信号在整个周期内都有
电流流过放大器件。电压放大器一般工作在甲类。电源始终 不断输送功率，在没有交流信号输入时（也意味着没有交流 信号输出），没有信号输出功率，电源提供的功率全部消耗 在管子（电阻）上（管耗），并转化为热量散发出去；当有 信号输入时，其中有一部分转化为有用的信号输出功率。甲 类放大的效率不高，理论上不超过50%。
（4）研究的问题
有效值
1. 性能指标：输出功率和效率。
若已知Vom，则可得Pom。
Pom
V
2 om
RL
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。
2. 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。
3. 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。
在功放中，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近
最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近c-e反向击穿电 压V(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗 散功率PCM 。称为工作在极限状态。
乙类放大：三极管180°导电。功率放大电路必须考虑效率
问题。静态电流是造成管耗的主要原因。为了降低静态时的 工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类工作状态。一周 期内只有半个周期iC＞0。没有输入信号时，信号输出功率为 零，电源供给的功率为零，管耗为零。信号增大，电源供给 的功率增大，输出功率增大。但输出出现了严重的失真。
一般直接驱动负载，带载能力要强。
# 功率放大电路与前面介绍的电压放大电路有本质 上的区别吗？
没有，都是能量转换。（直流电源的直流电能转 化为信号控制的交流电能）电压放大电路使负载得到 尽可能大的不失真的电压信号，功率放大获得尽可能 大的不失真输出功率。
（2）功率放大电路的特点： •要求输出功率尽可能大：输出信号电压和电流大，使放
负半周均不失真 ，如下图所示。
交流负
静态工作点：
V CC
ic 载线
VCEQ = 0.5VCC
RE
直流负
Q
载线
ICQ
=
0.5VCC RE
vo的取
值范围
vCE
VCC
若忽略晶体管的饱和压 降和截止区，输出信号 vo的峰值最大只能为：
Vomax0.5VCC
1. 直流电源输出的功率
iC ICQic
1T
PV
2、工作原理：
⑴ 静态时： 合理选取R1、R2，使 两管均微通，其发射 极电位为VCC/2。大 电容C已充满电，VC 也为VCC/2。
⑵ 当vI为正半周时：
VT1放大、VT2截止。 其正半周的信号通过VT1管、C到达负载。VT1的 供电电压为：VCC-VC=VCC-VCC/2=VCC/2。
⑶ 当vI为负半周时：
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。
三、OTL乙类互补对称电路
1、电路结构：
⑴ VT1 和VT2 分别由 NPN和PNP管组成， 然后共同对RL组成 射极输出器。
⑵ 电路只有一个电源，NPN管由VCC供电，PNP管 由电容C供电。R1和R2分别为两管的偏置电阻。
射极输出器能否做功率放大？
VCC
ib
Rb
vi
RE
vo
射极输出器的输 出电阻低，带负载能 力强，但做功放不适 合。
射极输出器效率的估算：
(设RL=RE)
V CC ic
VCC
RE
ib
Rb
Q
vi
RE
vo vo vo
ib VCC vce
t
为得到较大的输出信号，假设将射极输出器的静
态工作点（Q）设置在负载线的中部，令信号波形正