第4章功率放大电路
南邮模电 第四章 差动放大电路和功率放大电路
RC
＋
V1 ＋ Uid1 － －
Uid2
V2
Uid=Uid1-Uid2
－
＋
11
图4―13基本差动放大器的差模等效通路
U od 1. 差模电压放大倍数 Aud U id 在双端输出时 U od U od 1 U od 2 2U od 1 2U od 2
U id U id1 U id 2 2U id1 2U id 2
＋
~ U i1 U i 2 2 ~ U i1 U i 2 2
~
RE －UEE
U i1 U i 2 2 2
~ U i1 U i 2
32
双端输出时： Uo AudUid Aud (Ui1 Ui 2 )
1 单端输出时： U o1 AudU id Auc (单)U ic 2 1 U o 2 Aud U id Auc (单)U ic 2
6
图4―12 基本差动放大器
RC UC1 U i1 ＋ V1
RL Uo － V2
RC UC2
U CC
U CE1Q U CE 2Q U CC 0.7 I C1Q RC
U C1Q U C 2Q U CC I C1Q RC
静态时，差动放 大器两输出端之 间的直流电压为 零。
7
34
六、放大电路的四种接法
差动放大电路有两个输入端和两个输出端， 所以信号的输入端和输出端有四种不同的连 接方式，即（1）单端输入，单端输出；（2） 双端输入，双端输出；（3）单端输入，双端 输出；（4）双端输入，单端输出。图4.2.6 给出了电路图。
35
（a）双端输入、双端输出 （b）双端输入、单端输出
高频电子线路最新版课后习题解答第四章 高频功率放大器习题解答
思考题与习题4.1 按照电流导通角θ来分类，θ=180度的高频功率放大器称为甲类功放，θ>90度的高频功放称为甲乙类功放，θ=90度的高频功率放大器称为乙类功放，θ<90度的高频功放称为丙类功放。
4.2 高频功率放大器一般采用LC谐振回路作为负载，属丙类功率放大器。
其电流导通角θ<90度。
兼顾效率和输出功率，高频功放的最佳导通角θ= 60～70 。
高频功率放大器的两个重要性能指标为电源电压提供的直流功率、交流输出功率。
4.3 高频功率放大器通常工作于丙类状态，因此晶体管为非线性器件，常用图解法进行分析，常用的曲线除晶体管输入特性曲线，还有输出特性曲线和转移特性曲线。
4.4 若高频功率放大器的输入电压为余弦波信号，则功率三极管的集电极、基极、发射极电流均是余弦信号脉冲，放大器输出电压为余弦波信号形式的信号。
4.5 高频功放的动态特性曲线是斜率为1-的一条曲线。
R∑υ对应的静态特性曲线的交点位于放大区就4.6对高频功放而言，如果动态特性曲线和BEmaxυ称为欠压工作状态；交点位于饱和区就称为过压工作状态；动态特性曲线、BEmax 对应的静态特性曲线及临界饱和线交于一点就称为临界工作状态。
V由大到小变化时，4.7在保持其它参数不变的情况下，高频功率放大器的基级电源电压BB功放的工作状态由欠压状态到临界状态到过压状态变化。
高频功放的集电极V（其他参数不变）由小到大变化时，功放的工作状态由过压状态到电源电压CCV（其它参数不变）由小临界状态到欠压状态变化。
高频功放的输入信号幅度bm到大变化，功放的工作状态由欠压状态到临界状态到过压状态变化。
4.8 丙类功放在欠压工作状态相当于一个恒流源；而在过压工作状态相当于一个恒压源。
集电极调幅电路的高频功放应工作在过压工作状态，而基级调幅电路的高频功放应工作在欠压工作状态。
发射机末级通常是高频功放，此功放工作在临界工作状态。
4.9 高频功率放大器在过压工作状态时输出功率最大，在弱过压工作状态时效率最高。
功率放大电路工作原理
功率放大电路工作原理功率放大电路是电子设备中常见的一种电路，它能够将输入信号的功率放大到更大的输出功率，从而驱动负载实现相应的功能。
在现代电子产品中，功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大、功率放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理，以便读者能够更好地理解和应用功率放大电路。
功率放大电路的工作原理主要包括输入信号放大、功率放大和输出负载驱动三个方面。
首先，输入信号放大是功率放大电路的基本功能之一。
当输入信号进入功率放大电路时，经过放大器的放大作用，输入信号的幅值会得到增大，从而实现对输入信号的放大处理。
而放大器的放大倍数则取决于放大器本身的增益特性，通常通过调节放大器的电路参数来实现不同的放大倍数。
其次，功率放大是功率放大电路的核心功能之一。
在输入信号经过放大器放大后，功率放大电路会将输入信号的功率放大到更大的输出功率。
这通常通过功率放大器来实现，功率放大器能够将输入信号的电压和电流进行放大，从而实现对输入信号功率的放大。
在功率放大的过程中，需要注意功率放大器的工作状态和输出功率的稳定性，以确保输出信号的质量和稳定性。
最后，输出负载驱动是功率放大电路的另一个重要功能。
在输出信号经过功率放大后，需要通过输出负载来驱动相应的负载，实现对负载的驱动和控制。
输出负载通常是电阻、电容、电感等元件，通过合理设计输出负载电路，可以实现对负载的匹配和驱动，从而实现对输出信号的有效控制和传输。
总的来说，功率放大电路的工作原理是通过输入信号放大、功率放大和输出负载驱动三个方面的功能实现对输入信号的处理和输出功率的放大。
在实际应用中，需要根据具体的需求和电路设计要求来选择合适的功率放大电路，并合理设计电路参数和工作状态，以实现对输入信号的有效放大和输出功率的稳定控制。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解和应用功率放大电路，为相关领域的电子设备设计和应用提供参考和帮助。
功放电路习题
第四章 功率放大电路1．如图所示OCL 功放电路。
已知V CC =18V ，R L =16Ω，R 1=10k Ω，R f =150k Ω，运放最大输出电流为±25mA ，T 1、T 2管饱和压降V CES =2V 。
试回答下列问题：（1）若输出信号出现交越失真，电路应如何调整方可消除？（2）为使负载R L 上获最大的不失真输出电压，输入信号的幅度V im 为多少？（3）试计算负载R L 上最大的不失真输出功率P omax ，电路的效率η。
解 （1）若输出信号出现交越失真，通常可调整图中R 3电阻使其阻值适当加大，注意不可过大，否则会造成T 1、T 2的过流甚至烧毁。
（2）输入信号幅度V im 应满足V im ≤v om A V 式中V om 由图可得 V om =V CC －V CES =16V 而电压放大倍数A v 为 A v =（R 1+ R f ）/ R 1=16 因此 V im ≤（16V/16）=1V（3）R L 上最大的不失真输出功率P omaxP omax =8]2/)[(2=-LCES CC R V V W 电路的效率η=V o P P max 式中P V 为电源的总功率，其值为 P V =5.112=Lom CC R V V πW 所以η= 8/11.5= 70% 2．在乙类互补对称功率放大器中，因晶体管输入特性的非线性而引起的失真叫做 。
解: 交越失真3．在功率放大电路中，甲类放大电路是指放大管的导通角等于 ，乙类放大电路是指放大管的导通角等于 ，甲乙类放大电路是指放大管的导通角等于 。
解：360° 180° 大于180°而小于360°4．有一OTL 电路，其电源电压V CC =16V ，R L =8Ω。
在理想情况下，可得到最大输出功率为 W 。
解：4W5．乙类互补功率放大电路的效率较高，在理想情况下其数值可达 ，但这种电路会产生一种被称为 失真的特有非线性失真现象。
高频功率放大电路
ube Eb Ubm cost uce Ec Ucm cost
由以上两式可得：
ube
Eb
Ubm
EC uce U cm
(4-13)
第4章 高频功率放大电路 19
将（4-13）代入（4-12）有：
ic
gc ( Eb
Ubm
EC uce U cm
Vth )
第4章 高频功率放大电路 25
➢ 过压状态下的ic的波形如下图所示，从图中看出： 1、特性曲线与临界曲线重合 2、电流凹陷：Rp负载过大，Ucm过大，uce减小，ic随之迅速减小。
第4章 高频功率放大电路 26
四、高频功放的外部特性 外部特性：性能随放大器外部参数变化的规律。
负载电阻Rp
激励电压Ubm
1．高频功放的负载特性
偏置电压Eb Ec
负载特性: 只改变负载电阻Rp, 高频功放电流、 电压、 功率及 效率η变化的特性。
第4章 高频功率放大电路 27
下图是反映不同负载时的动态特性曲线。
ic max
Rp
ic max
Ec Eb
Rp 斜率gd 谐振放大器的工作状态由欠压 临界 过 压逐步过渡。
P0
1 2
I c1mU cm
1 2
I R 2 c1m p
1 2
U
2 cm
Rp
(4-8)
➢ 集电极损耗功率PPcc为：Pd P0
(4-9)
第4章 高频功率放大电路 13
➢ 集电极效率η为：
其中：
P0 1 Ic1m Ucm
Pd 2 Ic0 Ec
1 2 g1
(4-10)
g1
Ic1m Ic0
习题04章 功率放大电路
uo
T4 -VCC
解：① Pom
VCC U CES 2 RL
2
16 2 28
2
12.25W
2 VCC 16W 如忽略UCES，则 Pom 2 RL VCC ② ICM 2 A , U ( BR )CEO 2VCC 32V , PCM 0.2Pom 2.45W RL +VCC Rb1 C1 如忽略UCES，则： + T1 ui P 0.2 P 3.2 W R CM om T
③ Pom
VCC U CES U Re 6 2 RL
15 1.2 0.69W
(VCC UCES )2 Pom 3W 2RL
图P4-3 OTL电路中
VCC 2RL Pom UCES 7.93V
(0.5VCC U CES )2 Pom 3W 2 RL
VCC 2
2 RL Pom U CES 15.86V
习题4-6 分析图P4-6中的OTL电路原理，已知VCC =10V， R3=1.2kΩ，RL=16Ω，电容C1、C2足够大，试回答： ①静态时，电容C2两端的电压应该等于多少？调整哪个电阻 才能达到上述要求？ ②设R1=1.2kΩ，三极管的β=50，PCM =200mW，若电阻R2或某 一个二极管开路，三极管是否安全？ +VCC 解：①静态时，电容C2两端的电 R 1 C 1 压等于0.5VCC =5V，调整R1能达到 T1 此要求。 + R2 ②若电阻R2或某一个二极管开路，则 C2 VCC 2U BE D1 I B1 I B 2 3.58mA + R1 R3 uI D2 IC1 IC 2 I B1 179mA u o T 2 P RL T1 P T 2 I C1 U CE1 R3 179mA 5V 895mW PCM 因此，三极管将被烧毁。
功率放大电路工作原理
功率放大电路工作原理功率放大电路是指能够将输入信号的功率放大的电路。
在现代电子设备中，功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理，帮助读者更好地理解其工作原理。
首先，功率放大电路的基本结构包括输入端、输出端和放大器。
输入端接收输入信号，经过放大器放大后，输出到输出端。
放大器是功率放大电路的核心部件，它能够将输入信号的功率放大到一定的水平，以满足实际应用的需求。
在功率放大电路中，放大器通常采用晶体管、场效应管等器件。
这些器件能够根据输入信号的变化，控制电流或电压的变化，从而实现对输入信号的放大。
在放大器中，通常还会加入负载电阻、耦合电容等元件，以提高放大器的稳定性和线性度。
功率放大电路的工作原理可以通过以下步骤来解释，首先，输入信号经过输入端进入放大器，放大器根据输入信号的变化，控制输出端的电流或电压变化；其次，输出端的信号经过负载电阻等元件，最终输出到外部电路。
在这个过程中，放大器起到了将输入信号功率放大的作用。
在实际应用中，功率放大电路通常需要满足一定的性能要求，比如输出功率、频率响应、失真度等。
为了实现这些性能要求，设计功率放大电路需要考虑放大器的工作点、负载匹配、反馈电路等因素。
通过合理的设计，可以使功率放大电路达到较好的性能指标。
除了单级功率放大电路外，还有级联放大、并联放大等多种功率放大电路结构。
这些结构能够根据实际应用的需求，灵活地组合使用，以满足不同的功率放大要求。
总的来说，功率放大电路是现代电子设备中不可或缺的部分，它能够将输入信号的功率放大到一定水平，满足实际应用的需求。
通过合理的设计和优化，可以使功率放大电路达到较好的性能指标，为各种电子设备的正常工作提供保障。
综上所述，功率放大电路的工作原理是基于放大器对输入信号功率的放大，通过合理的设计和优化，能够实现对输入信号的有效放大，满足实际应用的需求。
希望本文能够帮助读者更好地理解功率放大电路的工作原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
第四章BJT及放大电路基础教材
思考题
1、可否用两个二极管背靠背地相联以构成一个BJT？ 2、BJT符号中的箭头方向代表什么？
3、能否将BJT的e、c两电极交换使用？
4、要使BJT具有放大作用，Je和Jc的偏置电压应如何连接？
5、如何判断BJT 的三种组态？
6、有哪几个参数确定BJT的安全工作区
7、三极管组成电路如左图所示，试分析 （1）当Vi=0V时 （2）当Vi=3V时 电路中三极管的工作状态。 解：（1）当Vi=0V时 ∵Vbe=0V,Ib≈0 ∴三极管处于截止状态, Vo=Vcc=12V （2）当Vi=3V时 三极管Je结处于正偏， Jc结处于反偏状态
20
0.4 0.8
PNP型锗管 vBE(V) vBE 0.2 V
死区电压： 硅管0.5V， 锗管0.1V。
2. 输出特性
iC(mA )
4
iC f (vCE ) i
B 常数
输出特性曲线通常分三个工作区：
(1) 放大区
100A
3
2
1
0
在放大区有 iC= iB ， 也称为线性区，具有恒 80A 流特性。 60A 放大区 在放大区，发射结处 40A 于正向偏置、集电结处 20A 于反向偏置，晶体管工 iB=0 3 6 9 12 v (V) 作于放大状态。 CE
2、极间反向饱和电流 (1) 集电极基极间 反向饱和电流ICBO
-
ICBO
uA
b
+
c e
VCC Ie =0
4.1.4
主要参数
b c e
ICEO
uA +
2、极间反向饱和电流
(2) 集电极发射极间
反向饱和电流ICEO 即输出特性曲 线IB=0那条曲线所 对应的Y坐标的数 值。 ICEO也称为集 电极发射极间穿透 电流。
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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。
4.2.1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。
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。
▪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
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
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。
+ 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
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
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
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源自+VCC T1 iC1
+
ui
RL
T2
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
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
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）。
（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：