功率放大电路PPT课件
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在 vom2Vcc0.6V 4cc 处，将Vom=0.64VCC代入PT表达
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
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。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
问题，乙类工作状态在功率放大电路中就
不能采用。推挽电路和互补对称电路较好
地解决了乙类工作状态下的失真问题。
.
4
17.2 乙类互补功率放大电路
17.2.1 三极管的工作状态 17.2.2 乙类互补功率放大电路
的工作原理
.
5
17.2.1 三极管的工作状态
三极管根据导通时间可分为如下四个 状态，如图17.01所示。
当输入信号为负半周时，且幅度远
大于三极管的开启电压，此时PNP型三 极管导电，有电流通过负 载RL，按图 中方向由下到上，与假设正方向相反。 于是两个三极管一个正半周，一个负半 周轮流导电，在负载上将正半周和负半 周合成在一起，得到一个完整的不失真 波形。
动画17-1 .
9
严格说，输入信号很小时，达不到三极管 的开启电压，三极管不导电。因此在正、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。如图17.03所示。
.
18
17.3.1 单电源互补功率放大电路
单电源互补功率放大电路如图17.07所示。 当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC /2。 为了使负载上仅获得交流信 号，用一个电容器串联在负 载与输出端之间。这种功率 放大电路也称为 OTL 互补 功率放大电路。电容器的容 量由放大电路的下限频率确 定，即：
（1）电路组成 乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由
一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这 种电路也称为OCL互补功率放大电路。
图17.02 乙类互补功率. 放大电路及波形
8
（2）工作原理
当输入信号处于正半周时，且幅度
远大于三极管的开启电压，此时NPN型 三极管导电，有电流通过负载RL，按图 中方向由上到下，与假设正方向相同。
过电流区 过电压区 过损耗区 它们的位置如 图17.06所示。
图17. .06 三极管的极限工作区 17
17.3其它类型互补功率放大电路
除了双电源的标准互补功率放大电路外， 还有一些其它类型的互补功率放大电路。
17.3.1 单电源互补功率放大电路 17.3.2 采用复合管的互补功率放大电路 17.3.3 集成功率放大器 17.3.4 BTL互补功率放大电路 17.3.5 双通道功率放大电路
甲类-------三极管360°导电； 甲乙类----三极管180°～360°导电 乙类-------三极管180°导电 丙类-------三极管<180°导电
.
6
甲类360°导电
甲乙类180°～360°导电
乙类180°导电
丙类<180°导电
图17.01 三极管的四种工作状态
.
7
17.2.2 乙类互补功率放大 电路的工作原理
流电源功率PV 的表达式推导如下
PV
= VCCICC
VCC
2 2π
π
0
I
omsin
td(
t
)
VCC
2 2π
0πVRoLmsin td( t)
2 π
VC CVom RL
k Vom
即PV ∝Vom 。当Vom趋近VCC时，显然PV 近
似与电源电压的平方成比例。
.
13
3．三极管的管耗PT
电源输入的直流功率，有一部分通过三极 管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极 管上，形成三极管的管耗。显然
PT=PVPo2V πCRV C LomV 2oRm L 2
将PT画成曲线， 如图17.05所示。
图1. 7.05 乙类互补功放电路的管14耗
显然，管耗与输出电压幅度有关，图17.05中画阴影
线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最
大值。用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生
电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导 电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的 效率不高，理论上不超过25%。
.
3
功率放大电路必须考虑效率问题。为
了降低静态时的工作电流，三极管从甲类
工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此
时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
设互补功率放大电路为乙类工作状态， 输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降， 负载上的最大不失真功率为
Poma =x(VCC R 2 V LCE)2 S(VC2 C R V LCE)2 SV 2C RL 2 C
Hale Waihona Puke .122．电源功率PV
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功
率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直
fL
=
2π
1 RLC
1 C
2π R f .L L
图17.07单电源OTL互补 功率放大电路
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
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。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
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(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
问题，乙类工作状态在功率放大电路中就
不能采用。推挽电路和互补对称电路较好
地解决了乙类工作状态下的失真问题。
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17.2 乙类互补功率放大电路
17.2.1 三极管的工作状态 17.2.2 乙类互补功率放大电路
的工作原理
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17.2.1 三极管的工作状态
三极管根据导通时间可分为如下四个 状态，如图17.01所示。
当输入信号为负半周时，且幅度远
大于三极管的开启电压，此时PNP型三 极管导电，有电流通过负 载RL，按图 中方向由下到上，与假设正方向相反。 于是两个三极管一个正半周，一个负半 周轮流导电，在负载上将正半周和负半 周合成在一起，得到一个完整的不失真 波形。
动画17-1 .
9
严格说，输入信号很小时，达不到三极管 的开启电压，三极管不导电。因此在正、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。如图17.03所示。
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17.3.1 单电源互补功率放大电路
单电源互补功率放大电路如图17.07所示。 当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC /2。 为了使负载上仅获得交流信 号，用一个电容器串联在负 载与输出端之间。这种功率 放大电路也称为 OTL 互补 功率放大电路。电容器的容 量由放大电路的下限频率确 定，即：
（1）电路组成 乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由
一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这 种电路也称为OCL互补功率放大电路。
图17.02 乙类互补功率. 放大电路及波形
8
（2）工作原理
当输入信号处于正半周时，且幅度
远大于三极管的开启电压，此时NPN型 三极管导电，有电流通过负载RL，按图 中方向由上到下，与假设正方向相同。
过电流区 过电压区 过损耗区 它们的位置如 图17.06所示。
图17. .06 三极管的极限工作区 17
17.3其它类型互补功率放大电路
除了双电源的标准互补功率放大电路外， 还有一些其它类型的互补功率放大电路。
17.3.1 单电源互补功率放大电路 17.3.2 采用复合管的互补功率放大电路 17.3.3 集成功率放大器 17.3.4 BTL互补功率放大电路 17.3.5 双通道功率放大电路
甲类-------三极管360°导电； 甲乙类----三极管180°～360°导电 乙类-------三极管180°导电 丙类-------三极管<180°导电
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甲类360°导电
甲乙类180°～360°导电
乙类180°导电
丙类<180°导电
图17.01 三极管的四种工作状态
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17.2.2 乙类互补功率放大 电路的工作原理
流电源功率PV 的表达式推导如下
PV
= VCCICC
VCC
2 2π
π
0
I
omsin
td(
t
)
VCC
2 2π
0πVRoLmsin td( t)
2 π
VC CVom RL
k Vom
即PV ∝Vom 。当Vom趋近VCC时，显然PV 近
似与电源电压的平方成比例。
.
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3．三极管的管耗PT
电源输入的直流功率，有一部分通过三极 管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极 管上，形成三极管的管耗。显然
PT=PVPo2V πCRV C LomV 2oRm L 2
将PT画成曲线， 如图17.05所示。
图1. 7.05 乙类互补功放电路的管14耗
显然，管耗与输出电压幅度有关，图17.05中画阴影
线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最
大值。用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生
电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导 电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的 效率不高，理论上不超过25%。
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功率放大电路必须考虑效率问题。为
了降低静态时的工作电流，三极管从甲类
工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此
时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
设互补功率放大电路为乙类工作状态， 输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降， 负载上的最大不失真功率为
Poma =x(VCC R 2 V LCE)2 S(VC2 C R V LCE)2 SV 2C RL 2 C
Hale Waihona Puke .122．电源功率PV
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功
率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直
fL
=
2π
1 RLC
1 C
2π R f .L L
图17.07单电源OTL互补 功率放大电路