模拟电子技术基础第14讲-甲乙类互补对称功率放大电路

重点难点
重点：
(1)功率放大电路的特殊问题。
(2)乙类互补对称功率放大电路的组成、计算及功
放BJT的选择。
难点： (1)乙类和甲乙类互补对称功率放大电路的组成、
计算及功放BJT的选择。 (2)甲乙类单电源互补对称电路的工作原理、存在
的问题及解决的办法。
作业
P220-5.3.1 P221-5.3.3、5.3. 5
（2）每只管子最大反向电压 2VCCV(BR)CEO
（3）通过BJT的最大集电极电流
VCC RL
ICM
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类互补对称电路存在的问题 当输入信号在0~Vbe之间变化时，不足以克服死
区电压，三极管不导通。因此在正、负半周交替过 零处会出现一些非线性失真，称之为交越失真。
5.2.1 乙类双电源互补对称功率放大电路
无输出电容的互补对称功放电路（OCL电路）
（1）最大不失真输出功率Pomax
Pom ax
VCC 2 2RL
（实P 2T ）际1管输P耗出T2P功T 率R1LP(oVCPCVo =omV2oRmVL2 o4m2)
最大管由耗于与T最1、大T输2导出通功时率均的组关成系射：极PT 输1出 m器PT，2 所m0以.2P 该om
# 在怎样的条件下，电容C才可充当负电源的角色？
RLC足够大，应满足RLC>(5-10)/2πfL。
4. 带自举电路的单电源功放
静态时
1 VK 2VCC
VDVCC IC3R3
C3充电后，其两端 有一固定电压，不随vi 而改变
VC312VCCIC3R3
动态时
自举电路
C3充当一个电源 # 在怎样的条件下，电容C3才能起到电源的作用？ R3C3足够大
5.实用OTL互补输出功放电路
调节R，使静 态VAQ=0.5VCC
R
+VCC
b1
T1
Re1 、 Re2：电阻值1~2， 射极负反馈电阻，也起限
流保护作用。
D1 A
Re1 B
C
D2
Re2
b2
T2
RL
vi
T3
D1 、 D2使b1和b2之间
的电位差等于2个二极
管正向压降，克服交
越失真。
wk.baidu.com
小结
1、功率放大电路是在大信号下工作，通常采用图 解法进行分析。
乙类放大的输入输出波形关系: T1
+VCC
Vi
V´o
V"o Vo
死区 t 电压 t t
vi T2
i
B
RiLL vo
-VCC i
B
uBE
t
t
ui
交越失真
t UT
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
1. 电路组成
设T3已有合适 的静态工作点
2. 工作原理
（1）静态偏置
静态时，D1、D2上 产生的压降为功率管提 供一个适当的偏压，使 功率管处于微导通状态 ，可以克服交越失真。
小结
3、由于BJT输入特性存在死区，工作在乙类的互补
对称电路将出现交越失真。常利用二极管或VBE扩大电
路进行偏置的甲乙类互补对称电路克服失真 。 4、在单电源互补对称电路中，计算输出功率、效率、
管耗和电源供给的功率，可借用双电源互补对称电路
的计算公式，但要用VCC/2代替原公式中的VCC。
5、在集成功放获得广泛应用的同时，大功率器件也 发展迅速，主要有达林顿管、功率VMOSFET和功率模块。 为了保证器件的安全运行，可从功率管的散热、防止 二次击穿、降低使用定额和保护措施等方面来考虑。
（（P P 23TC ））1C 电管PT 源V 耗2C 供PC TR给1LI的a(Vv功C2CV率2oVmPCR 2 VCL Vo4m20).5VvCiC
（4）效率
POmax 78.5%
PCC 4
+VCC T1
A + V- C C R vL
L
T2
功率BJT的选择
（1）每只管子最大允许管耗 PT1 mPT2 m0.2Pom
压。
功放指标的分析计算与 乙类双电源互补对称功放的 有关公式近似。
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
1. 静态偏置
调整R1、R2阻值的大
小，可使
1
VK 2VCC
此时电容上电压
VC
1 2 VCC
2. 动态工作情况
3. 指标的计算
用VCC/2代替乙类 OCL电路的各指标公式
中的VCC即可。 4. 此电路存在的问题：K点电位受到限制
由于电路对称，静 态时：
iC1 iC2 iL0， Vo0
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
（2）动态工作情况
外加输入信号vi后由 于管子工作在甲乙类，即 使vi很小，由于D1、D2的 交流电阻很小，可视为短 路，此时相当于T3的输出 加在T1、T2管子的基极上， 实现信号的放大。
（3）图解法分析 （4）缺点
由D1、D2组成的偏置 电路不容易调节，故引入 vBE扩大电路。
# 在输入信号的整个周期内，两二极管是否会出现反向偏置状态？
5.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
VCE4
R1 R2 R2
VBE4
VBE可认为是定值
R1、R2不变时，VCE4也 是定值，可看作是一个直流
电源；只要调节R1、R2的比 值，就可以改变T1、T2的偏
（电3路）的电特源点供是给：的功率PV
A 1，u u，i u （4）效v率 Voom 当 R 4 VCC
PV=PoPTi
2V CC V RL
om
iVo
moVC
时
C
，
L4
78.5%
5.2.2 乙类单电源互补对称功率放大电路
无输出变压器的互补对称功放电路（OTL电路）
（P 1O ）m 最a大x 不1 2失VO 真m输aIx 出Om 功a率x P8 V omR C a2xL C
举例
一个功率放大电路如图所示。已知Vcc=20V, -Vcc=-20V， 负载电阻RL=8Ω。设晶体管T1、T2特性一致，死区影响及VCES 忽略不计。
（1）求R=0、vi=10 2 sinωtV时的 Po、Pv、PT及η。 （2）求R=0时电路的最大输出功 率Pom及此时的Pv、PT及η。
（3）求R=2 Ω 、vi=10 2 sinωtV时 的Po、Pv、PT及η。 （4）求R=2Ω时电路的最大输出 功率Pom及此时的Pv、PT及η。
研究的重点是如何在允许的失真情况下，尽可 能提高输出功率和效率。
2、与甲类功率放大电路相比，乙类互补对称功放 的主要优点是效率高，在理想情况下，其最大效率 约为78.5%。为保证BJT安全工作，双电源互补对称
电路工作在乙类时，器件的极限参数必须满足：PCM ＞PT1≈0.2Pom，|V(BR)CEO|＞2VCC，ICM＞VCC/RL。