下载文档原格式
放大器基本分类及特性分析放大器是电子设备中常见的一种电路器件，用于放大电信号的幅度、功率或电压。
根据电路结构和工作原理的不同，放大器可以被分为几种基本分类，每种分类都具备一些特性。
本文将简要介绍放大器的基本分类及其特性。
第一类：按信号类型分类1. 音频放大器：用于放大音频信号的放大器，广泛应用于音频设备中。
其特性包括较低的频率响应，高放大增益和较小的失真。
2. 射频放大器：用于放大高频信号的放大器，常见于无线通信系统中。
其特性包括宽频带、线性度好和高功率输出。
第二类：按元件类型分类1. 离散元件放大器：采用离散元件（如晶体管、三极管）搭建的放大器。
其特性包括可靠性高、成本低廉和易于调试。
2. 集成电路放大器：采用集成电路芯片构建的放大器，可以实现更高的集成度和性能。
其特性包括小尺寸、低功耗和稳定性好。
第三类：按工作方式分类1. A类放大器：工作在全部信号周期上的放大器，具有良好的线性增益和低功率损耗。
然而，其功率效率较低，主要用于音频放大器。
2. B类放大器：将信号分为正负半周进行放大的放大器，具有高功率效率和较小的失真。
但是在信号过渡边缘处可能产生失真，因此主要应用于音频功率放大器。
3. AB类放大器：综合了A类和B类的特点，可以在一定程度上兼顾功率效率和失真性能，广泛应用于音频放大器和通信领域。
4. C类放大器：仅在输入信号大于某个阈值时放大的放大器，适用于射频信号放大，具有高功率效率和小尺寸的优势。
然而，其失真较大且频率响应较窄。
第四类：按应用领域分类1. 模拟放大器：用于放大模拟信号的放大器，主要应用于音频和射频信号处理方面。
2. 数字放大器：将数字信号转换为模拟信号后进行放大的放大器，主要应用于数字音频系统和音频功率放大。
3. 工业放大器：主要用于工业领域，如传感器信号放大和控制系统中的信号处理。
总结起来，放大器根据信号类型、元件类型、工作方式和应用领域的不同，可以分为多种基本分类。
每种分类都有其独特的特性和适用场景。
功放种
类效率⾼低失真情况⾳质好坏
⼯作状
态
备注
甲类功率、效率低⽆交越、开关失真⾳质好饱和区散热差、成本⾼、寿命短
⼄类
效率⾼
（75%）
失真情况严重声⾳粗糙放⼤区产⽣热量⼩
甲⼄类效率居中失真⽐⼄类好，⽐甲
类差
⾳质效果⼀
般
微导通
应⽤最⼴泛，存在开关失
真
丙类效率特⾼失真很⼤⾳质极差通信⽤途，不适合HI_FI
丁类效率最⾼失真⼩⾳质效果⼀
般
只在⼯作时导通，优秀产
品少
甲⼄类功率放⼤电路介绍及特点
在放⼤电路中，当输⼊信号为正弦波时：
如果晶体管在信号的整个周期内均导通（导通⾓为360°），称之为甲类状态（A类）；
如果晶体管仅在信号的正半周或负半周导通（导通⾓为180°），称之为⼯作在⼄类状态（B类）；
如果晶体管的到同事间⼤于半个周期⽽且⼩于整个周期（导通⾓在180-360°之间），称之⼯作在甲⼄类状态（AB类）；如果晶体管的导通时间⼩于半个周期（导通⾓⼩于180°），称之⼯作在丙类状态（C类）；
如果晶体管⼯作在开关状态，此时管⼦仅在饱和导通时消耗功率，称之⼯作在丁类状态（D类）。
功率放大电路的特点和分类
1.特点
（1）讨论的主要问题：功率放大电路的输出功率、效率、非线性失真以及电路在大信号工作状态下器件的平安和散热等问题。
（2）分析方法：主要采纳图解分析法
2.工作状态分类
（1）依据晶体管的静态工作点的位置不同，放大电路可分成甲类、乙类、甲乙类。
（2）按电路形式分：单管功放、推挽式功放、桥式功放。
（3）按耦合的方式分：变压器耦合、直接耦合（OCL）、电容耦合(OTL)。
（4）按功放管的类型分：电子管、晶体管、场效应管、集胜利放。
3.甲类、乙类和甲乙类功放电路的特点
甲类、乙类和甲乙类功放电路的特点如表1所示。
表1 甲类、乙类和甲乙类功放电路的特点
类别
工作点位置
电流波形
特点
甲类
（1）管子的导通角
（2）静态电流不为零，电路的电源供应的功率始终等于静态功率损耗
（3）电路的静态功耗大，效率低
（4）非线性失真小
乙类
（1）管子的导通角
（2）静态电流和功耗均为零
（3）效率高
（4）非线性失真大
甲乙类
（1）
（2）静态电流和功耗都很小
（3）效率较高
（4）非线性失真比甲类大，比乙类小。
功率放大电路的分类及特点分析1.B类功率放大电路B类功率放大电路是最常见的功率放大电路之一，特点是具有较高的效率和较大的输出功率。
该电路的工作原理是通过将输入信号分成正半周期和负半周期，并分别由两个互补的输电子管进行放大，然后将两个输出信号进行合并得到最终的输出信号。
由于每个输电子管只工作在一个半周期中，因此可以减小非线性失真，提高效率。
但是B类功率放大电路的缺点是存在交越失真，即输出信号在从负半周期切换到正半周期时可能产生的畸变。
2.A类功率放大电路A类功率放大电路是一种线性的功率放大电路，特点是输出信号与输入信号具有相同的波形。
该电路通过电压放大器和功率放大器的级联来实现。
由于工作在线性区域，A类功率放大电路可以提供极低的失真和良好的信号质量，但相对于B类功率放大电路而言，效率较低。
3.AB类功率放大电路AB类功率放大电路综合了A类和B类功率放大电路的优点，是一种常用的功率放大电路。
该电路结合了A类电路的线性扭矩和B类电路的高效能，可以提供较高的效率和较低的失真。
AB类功率放大电路一般采用两个输电子管，一个在正半周期工作，一个在负半周期工作，通过分别放大两个半周期的输入信号然后进行合并得到最终的输出信号。
4.D类功率放大电路D类功率放大电路是一种特殊的功率放大电路，特点是具有极高的效率和低的功耗。
该电路的工作原理是将输入信号转换为脉冲信号，即将连续的输入信号转换为高频的脉冲信号，然后通过对脉冲信号进行调制和滤波得到最终的输出信号。
D类功率放大电路的优点是功率转换效率高，适用于对功率效率要求较高的应用场合。
但是该电路的缺点是输出信号的失真较大，需要通过合适的滤波器进行处理。
总结起来，功率放大电路根据工作原理和应用特点的不同可以分为几种不同的类别，每种类别都有自己的优点和局限性。
在选择合适的功率放大电路时，需要根据具体的应用需求和限制条件来进行选择。
甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路是一种常用于音频放大器中的电路设计。
它具有高效率、低失真等优点，被广泛应用于家庭影院、音响系统等场合。
本文将从以下几个方面详细介绍甲乙类互补对称功率放大电路。
一、甲乙类功率放大器的基本原理甲乙类功率放大器是由两个互补的晶体管组成，一个为NPN型晶体管（甲级），一个为PNP型晶体管（乙级）。
在输入信号为正半周时，只有甲级工作；在输入信号为负半周时，只有乙级工作。
这样就实现了信号的全波放大。
由于两个晶体管都能够进行导通和截止，因此能够充分利用晶体管的性能，达到高效率和低失真的效果。
二、甲乙类功率放大器的分类根据输出管的偏置方式不同，可以将甲乙类功率放大器分为固定偏置和动态偏置两种类型。
1.固定偏置：输出管的偏置电压是固定不变的。
这种方式简单可靠，但是会产生较大的静态功耗，因此效率较低。
2.动态偏置：输出管的偏置电压随着输出信号的变化而变化。
这种方式能够降低静态功耗，提高效率，但是需要更复杂的电路设计，容易产生交趾失真。
三、甲乙类互补对称功率放大电路的特点甲乙类互补对称功率放大电路是一种特殊的甲乙类功率放大器。
它具有以下几个特点：1.高效率：由于采用了互补对称结构，能够最大化地利用晶体管的性能，因此效率较高。
2.低失真：由于两个晶体管都能够进行导通和截止，因此可以实现完美的信号全波放大，减小失真。
3.抗干扰：采用了差分输入电路和共模反馈电路等技术，能够有效地抑制干扰信号。
4.稳定性好：采用了负反馈电路和保护电路等技术，能够保证稳定可靠地工作。
四、甲乙类互补对称功率放大电路的应用甲乙类互补对称功率放大电路广泛应用于音频放大器中，特别是功率放大器。
它能够提供足够的输出功率，满足家庭影院、音响系统等场合的需求。
同时，由于具有高效率、低失真等优点，也被广泛应用于汽车音响、舞台音响等领域。
五、甲乙类互补对称功率放大电路的设计甲乙类互补对称功率放大电路的设计需要考虑以下几个方面：1.输入级：采用差分输入电路能够提高抗干扰能力和共模抑制比。
第三章功率放大电路第一节学习要求第二节功率放大电路的一般咨询题第三节乙类双电源互补对称功率放大电路第四节甲乙类互补对称功率放大器第一节学习要求：1．了解功率放大电路的要紧特点及其分类；2．熟悉常用功放电路的工作原理及最大输出功率和效率的计算；3．了解集成功率放大电路及其应用。
本章的重点：OCL、OTL功率放大器本章的难点：功率放大电路要紧参数分析与计算第二节功率放大电路的一般咨询题功放以获得输出功率为直截了当目的。
它的一个全然咨询题确实是基本在电源一定的条件下能输出多大的信号功率。
功率放大器既然要有较大的输出功率，所以也要求电源提供更大的注进功率。
因此，功放的另一全然咨询题是工作效率咨询题。
即有多少注进功率能转换成信号功率。
另外，功放在大信号下的失真，大功率运行时的热稳定性等咨询题也是需要研究和解决的。
一、功率放大电路的特点、全然概念和类型1、特点：(1)输出功率大(2)效率高(3)大信号工作状态(4)功率BJT的散热2、功率放大电路的类型(1)甲类功率放大器特点：·工作点Q处于放大区，全然在负载线的中间，见图5.1。
·在输进信号的整个周期内，三极管都有电流通过。
·导通角为360度。
缺点：效率较低，即使在理想情况下，效率只能到达50%。
由于有I CQ的存在，不管有没有信号，电源始终不断地输送功率。
当没有信号输进时，这些功率全部消耗在晶体管和电阻上，并转化为热量形式耗散出往；当有信号输进时，其中一局部转化为有用的输出功率。
作用：通常用于小信号电压放大器；也能够用于小功率的功率放大器。
(2)乙类功率放大器特点：·工作点Q处于截止区。
·半个周期内有电流流过三极管，导通角为180度。
·由于I CQ=0，使得没有信号时，管耗非常小，从而效率提高。
缺点：波形被切掉一半，严峻失真，如图5.2所示。
作用：用于功率放大。
(3)甲乙类功率放大器特点：·工作点Q处于放大区偏下。
课题项目:音频放大电路器的制作任务：功率放大电路的制作课程名称实用模拟电子电子技术项目教程授课类型新授班级13应用电子3+2班日期2014.5.6 课时 6教学目标知识目标：了解功率放大电路的常见类型，区分OCL功率放大电路与OTL功率放大电路的结构，分析其工作原理。
安装调试常用集成音频功率放大电路能力目标：培养学生的理解能力，分析能力，动手能力情感目标：能安装调试音频放大电路教学重点功率放大电路的结构，工作原理教学难点功率放大电路的结构，工作原理教学方法讲述法；演示法；案例教学法课前准备1.相关项目模块2.参考教材3.教案教学后记及改进措施课堂教学安排一、功率放大电路的特点功率放大电路在多级放大电路中处于最后一级，又称输出级，其任务是输出足够大的功率去驱动负载，如扬声器、伺服电动机、指示仪表等。
从能量控制的观点来看，功率放大电路与电压放大电路没有本质的区别，但由于功率放大电路的任务是输出功率，通常在大信号状态下工作，所以功率放大电路与电压放大电路相比，功率放大电路又有一些新的特点：1.输出功率大为了获得大的功率输出，功放管的输出电压和电流的幅度足够大，往往在接近极限状态下工作。
2.效率高由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大，这就存在一个效率问题。
所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。
3.非线性失真功率放大电路是在大信号下工作，通常工作在在饱和区与截止区的边沿，所以不可避免地会产生非线性失真。
4.三极管的散热功率放大器在输出功率的同时，三极管消耗的能量亦较大，为了充分利用允许的管耗而使三极管输出足够大的功率，三极管的散热就成为一个重要问题。
5.性能指标以分析功率为主，主要计算输出功率、管子消耗功率、电源供给的功率和效率。
此外，在分析方法上，由于三极管处于大信号下工作，通常采用图解法。
二、功率放大电路的分类根据功率放大电路中三极管静态工作点设置的不同，可分成甲类、乙类和甲乙类三种甲类放大器的工作点设置在放大区的中间，这种电路的优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态，输出信号失真较小（前面讨论的电压放大器都工作在这种状态），缺点是在没有输入信号时，三极管有较大的静态电流C I ，这时管耗C P 大, 电路能量转换效率低。
［教学目的］1、掌握互补功率放大电路的工作原理，熟悉实际功放OCL电路2、掌握LM386集成功放的工作原理、引脚图及其使用［教学重点和难点］1、互补功率放大电路的最大输出功率、转换效率和最大输出电压的计算2、LM386集成功放的应用［教学时数］4学时［教学内容］第一节功率放大电路概述一、功率放大电路的特点二、放大电路的组成第二节互补功率放大电路一、OCL电路的组成及工作原理二、OCL电路的输出功率及效率第三节集成功率放大电路一、集成功率放大电路的分析二、集成功率放大电路的主要性能指标三、集成功率放大电路的应用［电子教案］4学时本章讨论的问题：功率放大是放大功率吗？电压放大电路和功率放大电路有什么区别？2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？5.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，如何估算出最大输出功率？6.在已知电源电压相同且负载电阻也相同的情况下，对于不同电路形式的功放，最大输出功率都相同吗？它们与电路中晶体管的工作状态有关吗？7.功放管和小功率放大电路中晶体管的选择有何不同？如何选择？9.1 功率放大电路概述（45分钟）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（直流）电压确定的情况下，输出尽可能大的功率。
功放电路的要求：1.Pomax 大，三极管极限工作；2.h = Pomax / PV 要高；3.失真要小9.1.1功率放大电路的特点一、主要技术指标1.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。
是交流功率，表达式为Po ＝IoUo 。
最大输出功率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 2.转换效率η功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之比。
直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。
3.最大输出电压Uom 二、功率放大电路中的晶体管在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在极限应用状态。
晶体管集电极电流最大时接近ICM晶体管管压降最大时接近U （BR ）CEO 晶体管耗散功率最大时接近PCM如何选择功放管？要注意极限参数的选择，还要注意其散热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施三、功率放大电路的分析方法采用图解法9.1.2功率放大电路的组成一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路1.无输入信号作用时：直流电源提供的直流功率为I CQ V CC ， 即图中矩形ABCO 的面积。
集电极电阻R C 的功率损耗为I 2CQ R C 即图中矩形QBCD 的面积。
晶体管集电极耗散功率为I CQ U CEQ 即图中矩形AQDO 的面积。
2.在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波：直流电源提供的直流功率不变R /L (=R C //R L )上获得的最大交流功率P /Om 为图9.1.1小功率共射放大电路的输出功率和效率分析 )(21)2(20LCQ CQ LCQ m R I I R I P '='='即图9.1.1中三角形QDE 的面积负载电阻R L 上所获得的功率P O 仅为P Om 的一部分。
3.结论：共射放大电路输出功率小，效率低（25℅），不宜作功放。
二、变压器耦合功率放大电路1.电路2.工作原理：变压器原边线圈电阻可忽略不计，直流负载线 垂直于横轴且过(V CC ，0)。
电源提供的功率为P V ＝I CQ V CC ，全部消耗在管子上。
R L 等效到原边的电阻为则可作出交流负载线在理想变压器的情况下，最大输出功率为在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波直流电源提供的功率不变：P V ＝I CQ V CC 电路的最大效率为: P om / P V =50 ℅3.实用的变压器功率放大电路希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也随之增大，从而提高效率。
变压器耦合乙类推挽功率放大电路电路分析：无输入信号，二管截止有输入信号，二管交替导通重要概念：推挽同类型管子在电路中交替导通的方式称为“推挽”工作方式。
重要概念：功率放大电路的分类在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管在信号整个周期内导通情况分类 三极管根据导通时间可分为如下四个状态，如图所示。
L LR N N R 221)(='CCCQ CC CQ m V I V I P 21220==图9.1.3三、无输出变压器的功率电路Output Transformerless（OTL电路）用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百~几千微法的电解电容器)，如图9.1.4。
图9.1.4OTL电路1.电路结构特点：单电源供电。
T1和T2特性对称2.工作原理分析：静态时：前级电路应使基极电位为V CC/2，发射结电位为V CC/2 ，故电容上的电压也V CC/2。
工作时：T1和T2轮流导通，电路为射极跟随状态。
3.OTL乙类功放电路存在的问题：OTL工作在乙类工作状态，会出现交越失真。
4.问题：如何消除？（9.2.1解决）四、无输出电容的功率放大电路Output Capacitorless（OCL电路）1.电路图图9.1.5OCL电路2. 电路结构特点：双电源供电,T1和T2特性对称3.工作原理分析：静态时: T1和T2均截止，输出电压为零。
工作时: T1和T2交替工作，正、负电源交替供电，输出与输入之间双向跟随。
重要概念：互补不同类型的二只晶体管交替工作，且均组成射极输出形式的电路称为“互补”电路；二只管子的这种交替工作方式称为“互补”工作方式。
五、桥式推挽功率放大电路Balanced Transformerless（BTL电路）1.电路结构特点：单电源供电，四只管子特性对称图9.1.6BTL电路2.工作原理分析：静态时，四只晶体管均截止，输出电压为零。
工作时，当u i>0时，T1和T4导通，T2和T3截止，负载上获得正半周电压；当u i<0时，T2和T3导通，T1和T4截止，负载上获得负半周电压。
因而负载上获得交流功率小结：1.功率放大电路是在电源电压确定的情况下，以输出最大不失真的信号功率各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。
2.低频功放电路有变压器耦合乙类推换电路、OTL电路、OCL电路和BTL电路。
复习：1.功放电路的性能指标：最大输出电压、最大输出功率和效率2.功放电路的分类：甲类、乙类、甲乙类、丙类和丁类变压器耦合、OTL、OCL和BTL9.2互补功率放大电路（90分钟）目前使用最广泛的功放是OTL电路和OCL电路本节主要掌握：功放电路的组成原则掌握OCL的工作原理、特点。
9.2.1OCL电路的组成及工作原理一、电路组成1.电路结构特点：乙类互补功率放大电路如图9.2.1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9.2.1 乙类互补功率放大电路2.工作原理分析：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R L，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。
当输入信号处于负半周时，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R L，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。
如图9.2.2所示。
(a) 波形图(动画17-1) (b) 交越失真(动画17-2)图9.2.2乙类互补功率放大电路波形的合成严格说，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。
3.如何消除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9.2.3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9.2.3甲乙类互补功率放大电路9.2.2OCL 电路的输出功率及效率1．最大不失真输出功率P omax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L2CCL 2CES CC L 2CES CC omax 22)(]2/)[(=R V R V V R V V P ≈-=-2．电源功率P V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。
LomCC πLomCCπom CCCC CC V π2)d(sin 22)d(sin π22=R V V t t R V V t t I V I V P ===⎰⎰ωωπωω显然P V 近似与电源电压的平方成比例。
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L2omL om CC o V T 2π2=R V R V V P P P -=- 将P T 画成曲线，如图9.2.4所示。
显然，管耗与输出幅度有关，显然管耗与输出幅度有关，图17.05中画阴影线的部分即代表管耗，P T 与V om 成非线性关系，有一个最大值。
可用P T 对V om 求导的办法找出这个最大值。
P Tmax 发生在V om =0.64V CC 处，将V om =0.64V CC 代入P T 表达式，可得P Tmax 为omaxomax omax L2CC2L 2CC L2CC L CC CC L 2om L om CC T 4.04.08.0264.02π56.22)64.0(π64.022π2=P P P R V R V R V R V V R V R V V P =-≈-=-=-对一只三极管omax T 2.0P P ≈图9.2.4乙类互补功率放大电路的管耗4．效率η当V om = V CC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
CComom CC om om V o 4ππ22V V I V V I P P ===η9.2.3OCL 电路中晶体管的选择 一、最大管压降 U CEmax =2V CC二、集电极最大电流三、集电极最大功耗在查阅手册选择晶体管时，应使极限参数 BU CEO ＞2V CC I CM ＞V CC /R LP CM ＞0.2P om [例9.2.1] 在图9.2.2所示电路中已知V CC ＝15V ，输入电压为正弦波，晶体管的饱和管压降U CES ＝3V ，电压放大倍数约为1，负载电阻R L ＝4欧，（1）求解负载上可能获得的最大功率和效率LCES1CC Emax Cmax R U V －＝=I I ）－（ ＝＝4U U V R 1sin R U )sin U V (2121P OM2OM CC L 0LOMOM CC T πωωωπωπππ⎰⎰-=t td t t d i u C CE（2）若输入电压最大有效值为8V ，则负载上能够获得的最大功率为多少解（1）（2）因为U O ≈U i ，所以U Om ≈8V 。
