(完整版)电子线路_陈其纯版_第七章

课题
7.1低频功率放大器概述
课型
新课授课班级授课时数 1 教学目标
1．理解低频功率放大器及基本要求
2．了解低频功率放大器的分类
3．掌握单管功率放大器的电路组成及工作原理
教学重点
工作原理，功率计算
教学难点
工作原理
学情分析
教学效果
新课 教后记
A ．复习
1．石英晶体振荡器的特点。

2．串、并联谐振。

B ．引入
在电子技术中，有时需要大的信号功率，该信号具有足够的功率去控制或驱动一些设备工作。

例如：控制电动机的转动，驱动扬声器使之发声等。

C ．新授课
7.1 低频功率放大器概述
一、低频功放及其基本要求
低频功率放大器：能输出低频信号的功率放大器。

功放和电压放大器的区别。

（1）小信号电压放大器。

①V i ，I i ，V o ，I o 较小；
②消耗能量小，输出信号的功率小，信号失真小； ③任务：对微弱的信号电压放大。

（2）功率放大器：
①任务：输出较大的信号功率；
②输入、输出电压和电流都较大－大信号放大器； ③消耗能量多，信号易失真，P o 大。

3功放效率 ①注意效率；
②P o；
③信号失真；
④晶体管的功耗；
⑤击穿电压。

（4）对性能良好功放的基本要求
①信号失真小；
②有足够的输出功率；
③效率高；
④散热性能好。

二、分类
１以晶体管的静态工作点分类
（1）甲类功放：Q点在交流负载线的中点。

①三极管处于放大状态；
②波形不失真；
③静态电流大，效率低。

（2）乙类功放：Q点在交流负载线和I B 0输出特性曲线交点处。

①半个周期在放大区，另半个周期在截止区；
②只有半波输出；
③没有静态电流，效率高。

（3）甲乙类功放：Q点在交流负载线上略高于乙类工作点处。

①静态电流较小，效率仍较高；
②波形失真较小。

2、以功率放大器输出端特点分类
(1)有输出变压器功放电路。

(2)OTL功放电路。

(3)OCL功放电路。

(4)BTL功放电路。

7.2单管功率放大器
一、电路组成
（1）元件作用：R b1，R b2，R e —— 偏置电阻 T 1——输入变压器 T 2——输出变压器 （结合图形分析） （2）T 2作用：
①一方面隔断直流耦合交流；
②变换阻抗，便负载获得较大的功率。

（3）R 'L = n 2·R L ，n =
2
1
N N ，一次侧获得晶体管所需的最佳阻抗。

例：已知：R L = 8 Ω，P o = 140 mW ，I C = 31 mA 。

求：（1）R 'L （2）T 2变比n
解：（1）P o =L 2
C
R I '⋅ R 'L = P o / 2
C I = 140 / (31 ⨯ 10 - 3 ) 2 = 145.7Ω
（2）R 'L =n 2 ·R L
4.38
146
L L =='=
R R n 二、电路工作原理
1．v i = 0 静态，I C = I CQ ，V o = 0。

2．v i ≠ 0 有输入信号经T 1、C b 、C e 进入b 和e 极，产生i b → 较大的i c 。

练习
讨论：
（1）C b 作用?
（2）交流通路应如何画?直流通路呢?
小结
1．低频功率放大器的概述 2．分类
3．单管功率放大器
布置作业 习题七 7-1
课题
7.2单管功率放大器输出功率计算
课型
新课授课班级授课时数 1 教学目标
1．掌握单管功率放大器输出功率的计算方法
2．理解图解法及其应用
3．会推导效率，并能分析功率集电极损耗与输入信
号的关系
教学重点
输出功率的计算
教学难点
损耗的分析
学情分析
教学效果
新课 教后记
A ．复习
1．功率放大器按Q 点可以分成几类？ 2．甲类功放的组成。

B ．引入
电压放大器的分析办法采用估算法和图解法，通常用图解分析法分析功率放大器的工作情况。

C ．新授课
7.2.2 输出功率及效率
一、输出功率 1．直流负载线：
因为T 2一次侧线圈直流电阻很小，直流短路。

R e 很小，0.5 ～10 Ω，直流压降可忽略不计。

V CE = V G - I C ( R c + R e ) 因为 R c +R e ≈ 0 所以 V CE = V G
∞=≈=0
G c G C V
R V I
结论：通过V G 点而垂直于V CE 轴的直线。

2．交流负载线：R 'L = n 2R L
（1）理想：非常贴近于安全工作区边界而又不超过安全工作区的一条直线，使P o 最大。

（2）加入信号后，输入信号电压足够大，动态i B 在I B0～I B4之间，即在Q '~Q " 两点之间移动。

（3）集电极输出交流功率 = T 2 一次侧等效电阻R 'L 上所得到的交流功率
cem cm cem cm CE C o 2
1
22V I V I V I P =⋅=
= 输入越强，I cm 、V cem 越大，P o 也越大。

I cm ≤I CQ ，V cem ≤V G P om =
2
1
I CQ ·V G 二、效率
1．直流电源功率
P G = I CQ ·V G
甲类功放从电源吸收的功率不随输入信号的强弱而变动。

2．00G CQ G CQ G om m 50%1002
1
21
=⨯===V I V
I P P η
3．效率50 %
考虑V CES ，I CFO ，η仅40%～45%； 再考虑ηT （0.75～0.85），η' =η·ηT - （30 % ～ 35%）。

4．电路特点：效率低、波形不失真。

三、晶体管集电极损耗P C = P G －P o 无信号：P o = 0，P C = P G ，损耗最大 有信号：P om ，P C = P G －P om =
2
1P G
P C = P om =
2
1P G 例：
已知：V G = 12 V ，R 2 = 8 Ω，输出变压器T 变比n = 1.2，变压器损耗忽略。

求：（1）P om （2）P G
解：（1） 6.25W W 8
1.212212122L 2
G om =⨯⨯='=R V P
（2）12.5W W 0.5
2.56om G =-==ηP P 方法二
W 12.5W 8
1.2122
2
L 2
G G CQ G L G CQ
=⨯==⋅=='R V V I ,P R V I
练习
在甲类功放中，已知：I CQ = 2mA ，V CEQ = 10V ，R L = 50Ω 。

求：（1）理想最大不失真输出功率P om ； （2）求变比n 。

解：（1）W 0.01mW 10mW 1022
1
21CEQ CQ om ==⨯⨯==
V I P （2）Ω0005Ω10
210 , '3
CQ G L L G CQ =⨯=='=
-I V R R V I 1050
0005L L =='=
R R n
小结
（1）输出功率 （2）效率
布置作业 习题七 7-2 补充练习
课题
7.3推挽功率放大器
课型
新课授课班级授课时数 1 教学目标
1．了解乙类推耗功放电路的组成及特点
2．会分析乙类推抗功放的工作原理
3．理解产生交越失真的原因及解决方法
教学重点
工作原理，交越失真
教学难点
交越失真
学情分析
教学效果
新课 教后记
A ．复习
课件展示问题:
B ．引入
1．当V i = 0，P o = 0 ，P Q = I CQ V G ，P C = I CQ V G 最大值； 当V i ≠ 0 ，P om =
21I CQ V G ， P G = I CQ V G ，P C = 2
1
I CQ V G 。

2．单管甲类：
① 波形不失真。

② 效率低。

可见：不论有无信号，电源供给功率不变。

V i = 0，P o = 0，输入功率全部耗散在管子集电结上，对直流电能是个很大的浪费。

C ．新授课
一、电路组成
1．甲类 → 乙类过程 讨论：
① 将静态工作点设置在截止区，在电路中，如何实现?不设置偏置电阻。

② 一个管子工作在截止区，输出波形只有一半，如何解决？两个管子轮流导通。

③ 两个都是同极性的管子如何实现轮流工作？采用带中心抽头的变压器。

2．T 1，T 2带中心抽头：
① 使电路对称，倒相作用。

② 输入、输出实现阻抗匹配。

二、工作原理:
1．静态时：直流通路。

V BEQ = 0，I BQ = 0，I C = 0，V1，V2工作于截止状态。

2．动态：
正半周：V be1＞0 ，V1导通，i C1逆时针，V be2＜0 ，V2截止，i C2 = 0；
负半周：V be1＜0 ，V1截止，i C1 = 0，V be1＞0，V2导通，i C2顺时针→i L2。

推挽功放：两个功放管在正、负半周交替工作，像两人拉锯，一推一拉，称为推挽功放。

三、交越失真
1．产生的原因:
（1）三极管输入，输出特性的非线性。

（2）乙类功放的静态工作点选在截止区与放大区的交界处。

2．定义：当两只功放管交替工作时，输出端获得的合成波形在过零处出现失真，称为交越失真。

3．交越失真的产生：
（结合图形分析）
4．消除交越失真的方法：
（1）加适当的正向偏压：使基本存在微小的正向偏流。

（2）电路如何实现：电路上加R b1、R b2、R e 三个电阻。

四、输出功率和效率
1．图解法：直流负载线仍垂直于横轴。

2．计算：
（1）每只功放管交流I CM （满额使用）： I CM =
'
L G
R V ，——R 'L 输出T 与每只功放管相连的那部分一次线圈在工作时的交流等效阻抗。

（2）总P o = 每只功放管工作时的集电极输出功率。

cem om cem cm ce C o 2
122V I V I V I P =⋅=
= 满额使用：V 'cm = V G ，I 'cm = L cem R V '' = L
G R V
所以P om = 21L G
2G L
G 2R V V R V '=
' ， R 'L = 每只管子的等效阻抗。

一次侧为N 1，二次侧为N 2，则R ' L = L 2
2121R N N ⋅⎪⎪⎪⎪
⎭
⎫ ⎝⎛ 3．效率：%78.5%1004ππ
221
cem cm cem
cm G o =⨯===
V I V I P P η
练习
习题七 7-3
小结
1．乙类功放电流组成 2．交越失真 3．P o 功率计算
布置作业 习题七 7- 4
课题
7.3.2甲乙类推挽功放
OTL功放课型
新课授课班级授课时数 2 教学目标
1．了解甲乙类推抗功放的组成，熟悉电路
2．理解工作原理
3．理解OTL功放组成，明确元件作用
4．能分析OTL功放工作原理
教学重点
电路组成，工作原理
教学难点
工作原理
学情分析
教学效果
新课
教后记
A．复习
1．乙类P om。

2．交越失真产生的原因。

B．引入
乙类推抗功放存在交越失真，产生的原因是Q点在截止区，改进的思路Q点适当提高一些，使Q点工作在甲乙类推抗功率放大器的截止区和放大区交界处的稍高处。

C．新授课
7.3.2甲乙类推抗功率放大器
一、电路组成
1．产生失真的原因：Q点在截止区和放大区交界处。

2．解决方法：Q点稍微提高一些，给少量I BQ。

3．甲乙类推抗功率放大器：两只推抗管的静态工作点介乎甲类和乙类之间。

4．元件：
（1）R b1，R b2，R e——分压式电流负反馈，提供两管的静态偏流I BQ。

（2）R b2为何要小一些？ 输入信号经过R b2会有损耗。

（3）对R e 的取值有何要求？ 小，低频损耗小，（提高功率输出）。

7.4 无输出变压器的推抗功率放大器
变压器功放缺点： ①体积大。

②传输损耗。

③频率失真。

7.4.1 输入变压器倒相式推挽OTL 功放电路 一、电路结构：
V 1，V 2——参数一改的NPN 管。

R 1，R 2，R e1——V 1的偏置电阻。

R 3，R 4，R e2——V 2的偏置电阻。

R e1，R e2——反馈电阻，其作用有： ① 稳定静态工作点。

② 减小非线性失真。

输入变压器T ——信号倒相耦合，获得两个大小相等，相位相反的信号：V b1，V b2。

二、工作原理： 1.静态时： V A = ? 调节到V A =
2
G
V ； C 上电压为多少？稳压后为
2
G
V ； R L 上有无电流？无电流。

2．有V i 时：
V i 正半周：V 1状态？导通；
V2状态？截止；
画出i C1的方向。

V i负半周：V1状态？截止；
V2状态？导通；
画出i C2的方向。

结论：两管轮流工作，负载RL上获得完整的放大信号。

3．CL的容量一般选择得很大，为何？
（1）C大，X C可小些，可以减少耦合交流信号时的低频损耗。

（2）C大，充电量大，V C压降变化很小，利用它两端的电压兼作电源。

例：V1截止，V2导通，提供
2
G
V
的电压。

4．有一定的阻抗变换作用。

分析：
（R e1，R e2阻值小，略去）
因为r ce1 // r ce2，所以r ce↓，使得负载R L获得较理想的功率。

练习
习题七7－6
小结
1．甲乙类推挽功放
2．输入变压器倒相或推挽功放
布置作业
习题七7－5，7－7
课题
7.4.2互补对称式推挽OTL功放电路
课型
新课授课班级授课时数 2 教学目标
1．能识别电路，说出电路名称
2．明确R P2，R3，C4，R4元件作用，理解工作原理
3．会计算输出功率
教学重点
元件作用，输出功率
教学难点
元件作用
学情分析
教学效果
新课 教后记
A ．复习
1．甲乙功放作用→消除交越失真。

2．OTL 功放中C 2的作用。

B ．引入
互补对称推挽电路有两个导电极性不同的晶体管，彼此互补，不需要输入变压器对信号例相。

为了信号不失真，β值和饱和压降等参数一致，即两个互补管电路要完全对称，故称为互补对称式功放电路。

C ．新授课
7.4.2 互补对称式推挽OTL 功放电路
一、电路结构： 1．元件作用：
V 1：激励放大管（末前级放大管），给功放输出级以足够的推动信号。

R P1，R 1，R 2：V 1的偏置电阻。

R 4，R 3，R P2：V 1的集电极负载电阻。

V 2，V 3：互补对称推挽功放管。

C 1：输入耦合电容。

C 2：射极旁路电容，减小信号的损耗。

C 3：输出耦合电容，并充当V 3回路直流电源，C 较大，几百至几千微法。

R 4，C 4：组成自举电路。

2．R P2作用
① 给V 2，V 3提供偏置电压（阻），克服交越失真； ② V b1，V b2应有多少电位差？0.8 V 。

3．R 4，C 4作用： （1）当无自举时：
V 1，V 2组态：共集电极，R 3 >> R 4，R P2，信号主要降落在R 3上→ 共集电极：A P 低。

（2）当有自举时：
R 3大，信号从b ≠e 输入≠共发射极输入方式。

总结：C 4：使V 2，V 3由共集电极接法转换成共发射极接法，从而使放大器的功率增益增大。

为何C 4称自举电容：对交流信号，A 点、B 点一起升高或降低。

R 4称为隔离电阻，将B 点与地分开。

二、信号的放大过程：
1．在V i 的负半周： v i 由 V 1放大并倒相 → V 2，V 3放大（V 2为正半周导通 ，V 3
为负半周截止），电流方向：V 2 → C 3，R L → +V G → V 2，得到正半周输出信号V o ；
2．在V i 的正半周：v i 由V 1放大并倒相→ V 2，V 3放大，（V 2为负半周截止，V 3为正半周导通），得到负半周输出信号v o 。

三、最大输出功率：
1．工作状态：乙类推挽状态。

2．V 'com =
2
1
V G ，I 'cm =L G L cem 2R V R V ='。

3．P om = 2
1
I 'cm V 'cem =
21·L
G 2R V ·G 21V =L
G
28R V 例：已知：V G = 8 V ，R L = 8 Ω
解：P om = L
G
28R V =
W 8882⨯ = W 6464 = 1 W
练习
简述互补对称推挽功放电路工作原理
小结
1．互补对称推挽功放电路 2．元件作用 3．工作原理
布置作业
习题七7－8
补充
课题
7.5OCL功放
课型
新课授课班级授课时数 2 教学目标
1．认识OCL功放电路
2．理解OCL功放的工作原理
3．会分析OCL实例电路
教学重点
OCL功放的工作原理
教学难点
OCL实例分析
学情分析
新课
教学效果
教后记
A．复习
1．在OTL互补电路中，R P2的作用？
2．R4，C4的作用？
B．引入
OTL功放电路由于去掉了输入和输出T，具有失真小的优点，故有“高传真”的称号，但在输出回路中有容量较大的电解电容。

电容器内铝箔卷绕圈较多，电感效应大，故对不同频率的信号会产生不同的相移，输出信号有附加失真。

C．新授课
7.5.1OCL功放电路简析
一、中点静态电位必须为零（V A 0）。

1．电路组成
2．工作原理：
（1）正半周：V1状态：放大，V2状态：截止，i C1→V G、V1、R L构成回路。

（2）负半周：V1状态：截止，V2状态：放大，i C2→-V G、V2、R L构成回路。

总结：i C1，i C2流经R L时方向相反，R L上得到完整的正弦波形。

随堂练习：画出OCL功放电路的电流流通途径。

二、为何采用双电源电路
1．OTL电路中，输出采用C很大的电解电容器。

C大小−
−→
−决定低频频率响应。

2．C不是纯电容，用铝箔卷绕方法制成，不可避免会有电感量，C越大，L越大，放大器对不同的频率产生不同的相移，使放大器的低频的性能变差。

3．采用直接耦合克服以上缺点
（1）电源对称性比OTL电路好→噪声和交流声较小；
（2）中点静态电流必须为0（V A = 0），保证静态时负载上不能有直流电流，对扬声器带来不良影响，甚至烧坏。

结论：
（1）电路用双电源；
（2）应有防止零漂的差分放大电路。

三、最大输出功率
1．V'com=V G
2．I'cm=
L
G
L
cem
R
V
R
V
=
'
3．P om=
2
1
I'cm·V'com=⎪⎪
⎭
⎫
⎝
⎛
⋅
L
G
2
1
R
V
·V G =
L
2
G
2R
V
7.5.2OCL实例电路
一、电路组成说明
1．复合管提高输出级的电流放大系数
问：哪些为复合管。

V4，V6为NPN型。

V5，V7为PNP型。

2．用差分放大输入级抑制零漂
V1，V2用双电源。

3．其他元件：
（1）V3 为激励级。

（2）C5高频负反馈电容、防止V3高频自激。

（3）R7，V3，V9把V4，V5基极直流电位分开。

（4）R5，R7，C3，R6——低频信号负反馈电路。

（5）R16，C6——高频消噪电路。

（6）R4，C2——差分放大器的电源滤波。

习题七7 9
练习
小结（1）OCL电路组成（2）P om计算
（3）实用OCL电路分析
布置作业
习题七7 10。