第4章功率放大电路

乙类
甲乙类
甲类
放大电路的工作状态
iC
ICQ
IcM
O 2 t 甲类(2)
iC ICQ
O
IcM
2 t
乙类()
iC
ICQ
IcM
O 2 t
甲乙类( < < 2)
iC
O
iC tO
Q Q Q uCE
甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。
乙类工作状态失真大，静态电流为零 ，管耗小，效率高。
甲乙类工作状态失真大， 静态电流小 ，管耗小，效率较高。
4.2.1互补对称功率放大电 路（1）
共射放大电路输出功率很小，且由于电源提供的功率始终不变，使得效率也很 低，可见其不宜作为功率放大电路。
2.互补对称功率放大器的引出
射极跟随器 波形失真
上图所示的射极跟随器输出电阻小，带负载能力强，适合作功率 输出级。为了提高效率，必须使电路的静态损耗为0，即IB=0， IC=0，并且采用两个极性相反的射极跟随器组成乙类互补功率放 大电路。
4.2.2 OCL电路的组成与工作原理 (OCL — Output Capacitorless)
电路组成及工作原理
+VCC T1 iC1
+
ui
RL
T2
源自文库iC1
VCC
▪ui = 0 T1 、 T2 截止
▪ui > 0 T1 导通 T2 截止
io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
▪ui < 0 T2 导通 T1 截止
起 交越失真。
+VCC
T1
交越失真
+
+
ui
RL
uo
T2
VCC
输入信号幅度越小失真越明显。
为了消除交越失真，应当设置合适的静态工作点，使两只晶体管 均工作在临界导通或微导通状态。即晶体管工作在甲乙类状态。
4.2.3 OCL电路的输出功率与效率
OCL电路
功率放大电路最重要的技术指标是电路的最大输 出功率Pom及效率 。为了求解Pom ，需首先求出 负载上能够得到的最大输出电压幅值。当输入电 压足够大，且又不产生饱和失真时，电路的图解 分析如右图所示。图中Ⅰ区为T1管的输出特性， Ⅱ区为T2管的输出特性。因Q点在横轴上，因而 最大输出电压幅值等于电源电压减去晶体管的饱 和压降，即（VCC-UCES）。
▪最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。在输入为正弦 波且输出基本不失真条件下，输出功率是交流功率，表达式为
Po=IoUo，式中Io和Uo均为交流有效值。最大输出功率Pom是在电
路参数确定的情况下负载上可能获得的最大交流功率。
▪ 转换效率
功率放大电路的最大输出功率与电源所提供的功率之比称为转换效 率。电源提供的功率是直流功率，其值等于电源输出电流平均值与 其电压之积。
PV 2VC
C (VCCUCE)S RL
▪转换效率
PomVCCUCES
PV 4 VCC
在理想情况下，即饱和管压降可忽略不计的情况下
Pom
Uo2m RL
VC2C 2RL
PV
2
VC2C RL
Pom 78.5%
PV 4
应当指出，大功率管的饱和管压降常为2 ~ 3V，因而一 般情况下都不能忽略饱和管压降，即不能用上面理想情 况下的式子来计算电路的最大输出功率和效率。
4.2 互补对称功率放大电路
4.2.1 互补对称功率放大电路的引出
1.甲类功率放大电路的输出功率与效率
设“Q”设置在 交流负载线中点
+VCC
iC
iC
RB RL C1 +
IcM
IC
Q
uce = uo
O
tO
PomIcUce
1 2
IcMUceM
S
UceM
uCE VCC
PViCVCCICVCC 4S
ma x P om/aP x V2% 5
+ uo
io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
目前使用最广泛的是无输出变压器的功率放大电路（OTL电路）和无输出电容 的功率放大电路（OCL电路）。本节以OCL电路为例，介绍功率放大电路最大 输出功率和转换效率的分析计算，以及功放中晶体管的选择。
电路存在的问题： 当输入电压小于死区电压时，三极管截止，引
▪管耗 1
每只PT管1子PT 最2 大2管(P 耗V为Po0).2Pom
+VCC T1
1(2UOM VCCUO2 M) +
2 RL
2RL ui
令
dPT1 dU OM
0
+
RL
uo
T2
VCC
▪在查则阅手UO 册M 选0择.6晶VC体C时管管时耗，最应大使，极即限参PT1数m PUoPm(CBMR)C>12E0OVR.2C>2LCP2(Vo理 mCC 想情况) 下
第4章 功率放大电路
4.1 概述 4.2 互补对称功率放大电路 4.3 改进型OCL电路 *4.4 集成功放及其应用 小结
4.1 概述
4.1.1 功率放大的特点及主要性能指标
Pomax 大，三极管工作在尽限状态
特点：
= Pom / PV 要高
非线性失真要小
晶体管的散热与保护问题
分析方法----图解法
OCL电路的 图解分析
▪最大不失真输出电压的有效值Uom
UomVCC2UCES ▪最大输出功率Pomax= Pom
Po mU Ro2Lm(VC
CUCE)S2 2RL
▪电源功率PV
电源所消耗的平均功率等于其平均电流与电源电压之积，其表达式为
PV 1 0iCdtVCC10VCC RL UCEsSi ntdtVCC
从能量控制和转换的角度看，功率放大电路与其它放大电路在本质上没有根本 的区别；只是功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输出大电流， 而是追求在电源电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。因此，从功放电路 的组成和分析方法，到其元器件的选择，都与小信号放大电路有着明显的区别。
4.1.2 功率放大电路的分类
分类：
360 甲类：
在放大电路中，0当输入信号为正弦波时，若晶体管在信号的整个 周T期内均导通（即导通角为360°），则称之工作在甲类状态。
180 乙类：若通晶角T体为管18仅0°在）信，号则0 的称正之半工周作或在负乙半类周状导态通。（即导
180 360 甲乙类：
若晶体0管的导通时间大于半0个周期且小于周期（即导通角在 180° ~ 360°之T间），则称之工作在甲乙类状态。
（功放的输入信号幅值较大，分析时应采用图解法）
本章主要阐明功率放大电路的组成、最大输出功率和效率的估算、以及集成功 放的应用。
功率放大电路是在电源电压确定情况下，以输出尽可能大的不失真的信号功率 和具有尽可能高的转换效率为组成原则，功放管常常工作在尽限应用状态。
功率放大电路的主要技术指标是最大输出功率和转 换效率：