第七章 功率放大电路
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初级音响师速成实用教程 第七章
第七章功率放大器第一节功率放大器的分类功率放大器，简称功放，是声频系统中十分重要的设备之一。
与其他声频设备相比，它的重量、体积都比较大，由于输出功率大，因此，它总是在高电压、大电流状态下工作，容易出现故障。
通常，传声器、电唱机、卡座、录像机、CD、VCD、DVD等输出的微弱声频电信号先经过调音台放大、均衡处理成1V左右的信号电压，然后输入功率放大器加以放大，以便为扬声器系统提供足够的功率使它发出声音。
功率放大器的输入端所需要的推动电压有两种标准，一种是0d B（0.775V），另一种是+4dB（1.228V）。
功率放大器是由前置放大、功率放大、电源及各种保护电路（短路保护、过热保护、过载保护、直流漂移保护等）几部分组成。
功率放大器的种类、型号、品牌非常之多，大致有以下几种分类方法：一、按输出级与扬声器的连接方式分类（1）变压器耦合输出电路：这种方式由于效率低，失真大，一般在高保真度功放中使用的较少。
（2）OTL电路：这是一种输出级与扬声器之间采用电容耦合的无输出变压器方式。
（3）OCL电路：这是一种输出级与扬声器之间不用电容器而直接耦合的方式。
（4）BTL电路：这是一种平衡式无输出变压器电路，又称为桥式推挽功率放大电路，它的输出级与扬声器之间–94–以电桥方式连接。
二、按功率管的偏置工作状态分类（1）甲类：又称A类，在输入正弦波电压信号的整个周期中，功率输出管一直有大电流通过，需要大容量的电源电路，功率管热量很高，并且容易击穿烧坏。
优点是音质好，失真小；缺点是输出功率和效率低，消耗电量大。
（2）乙类：又称B类，输出功率管只导通半个周期，另半个周期截止。
也就是说，正半周由一个管子工作，负半周由另一个管子工作，在输出端合成一个完整的波形与输入的波形完全相同，用来驱动扬声器系统。
一个输入信号由两路分别进行放大是B类放大器的特征。
B类放大器的特点是输出功率大，效率高，但失真比较大，不适宜在要求高的场所中使用。
基本 放大电路
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第三节 多级放大电路
四、阻容耦合多级放大电路的分析
由两级共射放大电路采用阻容耦合组成的多级放大电路如 图7-17所示。
由图7-17可得阻容耦合放大电路的特点: (1)优点 因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态
工作点相互独立，互不影响。这给放大电路的分析、设计和 调试带来厂很大的方便。此外，还具有体积小、质量轻等优 点。 (2)缺点 因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输 过程中，会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗 很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电 容很困难，所以这种祸合方式下的多级放大电路不便于集成。
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第三节 多级放大电路
三、变压器耦合
我们把级与级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。 其电路如图7-16所示。
变压器耦合的特点: (1)优点 因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号
和进行阻抗变换，所以，各级电路的静态工作点相互独立， 互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而 容易获得较大的输出功率。 (2)缺点 变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性 差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。
分压偏置共射极放大电路如图7-12 (a)所示，发射极电阻 RE起直流负反馈作用，在外界因素变化时，自动调节工作点 的位置，使静态工作点稳定。
分压偏置共射极放大电路的直流通路如图7-12 (b)所示电路
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第二节 共集电极电路
一、共集电极放大电路的组成
如图7-13 (a)所示，由于直流电源对交流信号相当于短路， 集电极便成为输入与输出回路的公共端，因此这个电路称为 共集电极放大电路，简称共集放大器，又称射极输出器它的 直流通路如图7-13 ( b)所示，交流通路如图7-13 (c)所示。
第三节 多级放大电路
四、阻容耦合多级放大电路的分析
由两级共射放大电路采用阻容耦合组成的多级放大电路如 图7-17所示。
由图7-17可得阻容耦合放大电路的特点: (1)优点 因电容具有“隔直”作用，所以各级电路的静态
工作点相互独立，互不影响。这给放大电路的分析、设计和 调试带来厂很大的方便。此外，还具有体积小、质量轻等优 点。 (2)缺点 因电容对交流信号具有一定的容抗，在信号传输 过程中，会受到一定的衰减。尤其对于变化缓慢的信号容抗 很大，不便于传输。此外，在集成电路中，制造大容量的电 容很困难，所以这种祸合方式下的多级放大电路不便于集成。
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第三节 多级放大电路
三、变压器耦合
我们把级与级之间通过变压器连接的方式称为变压器耦合。 其电路如图7-16所示。
变压器耦合的特点: (1)优点 因变压器不能传输直流信号，只能传输交流信号
和进行阻抗变换，所以，各级电路的静态工作点相互独立， 互不影响。改变变压器的匝数比，容易实现阻抗变换，因而 容易获得较大的输出功率。 (2)缺点 变压器体积大而重，不便于集成。同时频率特性 差，也不能传送直流和变化非常缓慢的信号。
分压偏置共射极放大电路如图7-12 (a)所示，发射极电阻 RE起直流负反馈作用，在外界因素变化时，自动调节工作点 的位置，使静态工作点稳定。
分压偏置共射极放大电路的直流通路如图7-12 (b)所示电路
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第二节 共集电极电路
一、共集电极放大电路的组成
如图7-13 (a)所示，由于直流电源对交流信号相当于短路， 集电极便成为输入与输出回路的公共端，因此这个电路称为 共集电极放大电路，简称共集放大器，又称射极输出器它的 直流通路如图7-13 ( b)所示，交流通路如图7-13 (c)所示。
第七章 功率电路
2、晶体管的几种工作方式 放大器的工作状态通常有三种：甲类、乙类、甲乙类。 一、若工作点设在放大区的中部，在输入信号的整个周期内都 有电流流过晶体管，此种工作状态称为甲类工作状态。
iC
Q
0
VCC
vCE
甲类
二、若将静态工作点向下移，设在截止区边缘，只在输入信号 的半周晶体管才有电流流过的工作状态称为乙类工作状态。
+VCC
T1
工作原理
+
在有正向信号电压输入时，只 有T1管导通，T2管处于截止状态。
如果电压为负值时，T2管导通， T1管处于截止状态。
+-vi源自T2 RLvo-
-VEE
若输入信号为正弦波形，则T1管只放大正半周信号，T2 管放大负半周信号，在负载上合成一个完整的波形。所以称 为互补电路。
分析计算
第七章 功率电路
什么是功率放大器？ 电压放大与功率放大有什么区别？
什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？ 什么是互补式功放电路？ 常用的功率电路有哪些？
§7.1 功率放大电路
在实际电路中，常要求放大器的末级输出一定的功率， 以驱动负载，能够向负载提供足够信号功率的放大电路称
为功率放大电路。简称功放。
若将静态工作点向下
移，设在截止区边缘，只 在输入信号的半周晶体管 才有电流流过的工作状态 称为乙类工作状态。
乙类
iC
Q
0
VCC
vCE
三、若将工作点设在放大区但接近截止区的位置，在输入信号 的大半周内，晶体管有电流流过，此工作状态称为甲乙类。
iC
Q
0
vCE VCC
甲乙类
3、互补对称功率放大器
第7章 基本放大电路
第七章基本放大电路7.1 共射放大电路7.2 放大电路的基本分析方法7.3 静态工作点的稳定7.4 射极输出器7.5 功率放大电路7.6 差分放大电路7.7 集成运算放大电路17.1 共射放大电路一、二、23一放大电路的基本概念能量守恒是宇宙的基本法则能量守恒是宇宙的基本法则，，为什么用扩音机说话时机说话时，，扬声器输出的声音比本人的声音大得多得多，，即扬声器能输出比本人说话时大得多的能量能量？？也就是说也就是说，，扬声器不仅得到放大的电压，也得到放大的电流也得到放大的电流，，即得到放大的功率即得到放大的功率，，这些能量来自何处这些能量来自何处？？如果把扩音机电源切断如果把扩音机电源切断，，扬声器还可以发声吗发声吗？？人不说话人不说话，，扬声器还发声吗扬声器还发声吗？？4为什么要对信号进行放大为什么要对信号进行放大？？原因很简单原因很简单，，信号太微弱信号太微弱，，不足以驱动负载动负载（（如喇叭如喇叭、、显示仪表显示仪表））毫伏级细胞电生理实验中所检测到的细胞膜离子单通道电流只有皮安量级ApA 1210−5放大器电u ot放大作用实质就是一种能量控制作用放大电路是一种能量控制部件输 的 的 输出大6输 电输出电电电 电电R LR S•SU •iU •OU •iI •OI 放大电路放大电路的 法7放大电路的性能指标A 放大 放大（１）电压放大倍数••=iO u UUA （２）电流放大倍数••=iO i II A R LR S•SU ••iU •OU •iI •OI 放大电路8C 输出电∞===L s0ooo R U I U r &&r o 是表明放大电路带负载能力的指标是表明放大电路带负载能力的指标。
A 放大电路R SSU &o U &oI &++−−r oB 输 电R LR S•SU •iU •OU iI •OI 放大电路••=i i i IU r r i 衡量放大电路对信号源衰减程度的指标衡量放大电路对信号源衰减程度的指标。
《功率放大电路 》课件
《功率放大电路》 PPT课件
xx年xx月xx日
• 功率放大电路概述 • 功率放大电路的工作原理 • 功率放大电路的设计与实现 • 功率放大电路的常见问题与解决
方案 • 功率放大电路的发展趋势与展望
目录
01
功率放大电路概述
定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：功率放大电路是一种电子电路，其主要功能是将微弱的输入信号放大 至足够大的功率，以满足各种应用需求。其主要特点包括高输出功率、高效率、 良好的线性度和稳定性等。
功率放大电路的效率问题
01
功率放大电路的效率直接影响到能源利用率和设备发热情况。
02
功率放大电路的效率是指在输出功率中有效功率所占的比例。
如果效率不高，会导致能源利用率低，设备发热严重。
解决方案： 采用高效功率放大器件和拓扑结构减小能量损耗。
05
电流连续工作模式，晶体管在整个信号周期内均 处于导通状态，适用于低频信号放大。
乙类功率放大电路
采用两个晶体管分别放大正负半周期信号，以实 现功率放大，适用于高频信号放大。
3
甲乙类功率放大电路
结合甲类和乙类放大电路的特点，晶体管在信号 正负半周期内导通，适用于一般信号放大。
功率放大电路的效率分析
01
失真
由于非线性效应引起的输出信 号畸变程度。
带宽
表示功率放大电路能够正常工 作的频率范围。
03
功率放大电路的设计与实 现
功率放大电路的设计原则
效率优先
设计时应优先考虑效率，确保电路在放大信 号的同时，尽可能减少能量损失。
线性度
在放大过程中，应保持信号的线性关系，避 免失真。
稳定性
为避免自激振荡，电路设计应确保功率放大 电路的稳定性。
xx年xx月xx日
• 功率放大电路概述 • 功率放大电路的工作原理 • 功率放大电路的设计与实现 • 功率放大电路的常见问题与解决
方案 • 功率放大电路的发展趋势与展望
目录
01
功率放大电路概述
定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：功率放大电路是一种电子电路，其主要功能是将微弱的输入信号放大 至足够大的功率，以满足各种应用需求。其主要特点包括高输出功率、高效率、 良好的线性度和稳定性等。
功率放大电路的效率问题
01
功率放大电路的效率直接影响到能源利用率和设备发热情况。
02
功率放大电路的效率是指在输出功率中有效功率所占的比例。
如果效率不高，会导致能源利用率低，设备发热严重。
解决方案： 采用高效功率放大器件和拓扑结构减小能量损耗。
05
电流连续工作模式，晶体管在整个信号周期内均 处于导通状态，适用于低频信号放大。
乙类功率放大电路
采用两个晶体管分别放大正负半周期信号，以实 现功率放大，适用于高频信号放大。
3
甲乙类功率放大电路
结合甲类和乙类放大电路的特点，晶体管在信号 正负半周期内导通，适用于一般信号放大。
功率放大电路的效率分析
01
失真
由于非线性效应引起的输出信 号畸变程度。
带宽
表示功率放大电路能够正常工 作的频率范围。
03
功率放大电路的设计与实 现
功率放大电路的设计原则
效率优先
设计时应优先考虑效率，确保电路在放大信 号的同时，尽可能减少能量损失。
线性度
在放大过程中，应保持信号的线性关系，避 免失真。
稳定性
为避免自激振荡，电路设计应确保功率放大 电路的稳定性。
功率放大电路教学课件
此时的效率为多少?
3、乙类功放的失真及电路改进
R1 T1
··
Vi R2
T2
+EC
RL
四、无输出变压器的功率放大器
1、互补对称式OTL电路
B
+
Vi
－
+EC T1 A+
T2 RL
电路工作之前，调节电路参数使 VA = VB = 1/2 EC
可变电阻
典型的实用电路
VBE扩大电路
+EC R3
T1
R1
+ +
准互补对称式OTL电路 复合管的结构形式
c
b
T1
T2
e
c
T2
b
T1
e
c b
e
c b
e
c
T2
b
T1
e
c
b T1
T2
e
β≈β1β2
c b
e
c b
e
rbe ≈rbe1+ β1rbe2
准互补对称式OTL电路
+ 放大器
Vi
－
+EC
T1
T2
+
+
T3
T4 RL Vo
－
# OTL电路的指标计算和乙类推挽功放完全 一样，只须将变压器耦合中的EC换成1/2EC。
效率η→ηmax 负载上的信号功率与电源提供的直流功率之比。
额定功率下的失真度
提高输出功率和减小失真是一对矛盾。在音频和视频设 备中，对失真度要求较高；在继电器的推动电路中，只要求输 出较大的功率。
3、功放的特点（与电压放大器相比）
工作原理相同 功能不同
第7章功率放大电路习题与解答
习题1. 选择题。
(1)功率放大电路的转换效率是指。
A．输出功率与晶体管所消耗的功率之比B．输出功率与电源提供的平均功率之比C．晶体管所消耗的功率与电源提供的平均功率之比(2)乙类功率放大电路的输出电压信号波形存在。
A．饱和失真B．交越失真C．截止失真(3)乙类双电源互补对称功率放大电路中，若最大输出功率为2W，则电路中功放管的集电极最大功耗约为。
A．0.1W B．0.4W C．0.2W(4)在选择功放电路中的晶体管时，应当特别注意的参数有。
A．βB．I CM C．I CBO D．U(BR)CEO E．P CM(5)乙类双电源互补对称功率放大电路的转换效率理论上最高可达到。
A．25% B．50% C．78.5%(6)乙类互补功放电路中的交越失真，实质上就是。
A. 线性失真B. 饱和失真C. 截止失真(7) 功放电路的能量转换效率主要与有关。
A. 电源供给的直流功率B. 电路输出信号最大功率C. 电路的类型解：(1)B (2)B (3)B (4)B D E (5)C (6)C (7)C2. 如图7.19所示电路中，设BJT的β=100，U BE=0.7V，U CES=0.5V，I CEO=0，电容C对交流可视为短路。
输入信号u i为正弦波。
(1)计算电路可能达到的最大不失真输出功率P om？(2)此时R B应调节到什么数值？(3)此时电路的效率η=？ou 12V+图7.19 题2图解：(1)先求输出信号的最大不失真幅值。
由解题2图可知：ωt sin om OQ O U U u += 由C C om OQ V U U ≤+与C ES om OQ U U U ≥-可知：C ES C C om 2U V U -≤即有2C ESC C om U V U -≤因此，最大不失真输出功率P om 为：()W 07.2818122C ES C C L2om om ≈⨯-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=U V R U P (2)当输出信号达到最大幅值时，电路静态值为： ()C ES C C C ES C ES C C OQ 212U V U U V U +=+-= 所以 A 72.0825.0122L CES CC L OQ CC CQ≈⨯-=-=-=R U V R U V Im A 2.7CQ BQ==βII k Ω57.12.77.012BQ BE CC B ≈-=-=I U V R (3) %24%10072.01207.2CQ CC om V om ≈⨯⨯===I V P P P η 甲类功率放大电路的效率很低。
功率放大电路PPT课件
知识清单
知识清单
2.LM386
LM386是一种小功率音频放大器，它外接元件少，功耗低，频率响应范围宽等。电源电压
使用范围为4～16V。图3-4（a）为管脚功能图、图3-4（b）为典型应用电路。
知识点精讲
【知识点1】甲类功率放大电路的计算
【例1】已知某甲类功率放大电路的 = 12, = 30, = 8Ω，求输出功率 ，变压比
知识点精讲
【解】本题选B。
知识点精讲
下列描述OCL和OTL功放电路功能不正确的是
（ ）
A.都能实现功率放大功能，都能消除交越失真
B.OCL电路采用双电源，电路结构复杂，OTL功放电路结构简单，便于集成
C.OCL功放电路广泛应用于一些高级音响设备中
D.LM386集成功放的内部为OTL电路
【分析】乙类OCBiblioteka 和OTL功放电路都存在交越失真，但在对称的功放管前加上偏置电路，为功
内半周导通，半周截止。
（3）甲乙类:Q点位置略高于乙类，但低于甲类。当输入正弦信号时，功放管导通大于半
周。
知识清单
二、甲类功率放大电路
1.电路特点:非线性失真小，但静态电流较大，晶体管消耗的功率大，效率低。输入与输出
均采用变压器耦合，输出变压器的作用一方面隔断直流耦合交流，另一方面变换阻抗，使负载
采用一个正电源和一个负电源供电，发射极输出，直接耦合。
2.输出功率
1 2
≈
/
2
3.实用电路为克服交越失真，电路需设置静态工作点，使功放管处于微导通状态。选用功放管
时，极限参数应满足:
> 2 , >
, > 0.2
通信原理高频放大电路
电路性能：
临界耦合状态的双调谐放大器的通频带和矩形系数
B W 0 .7
BW
2
f0 Qe
K 0 .1
0 .1
BW
0 .7
3 . 16
结论：在f0与Qe相同的情况下，临界耦合状态的双调谐放大器 的通频带为单调谐放大器通频带的 2 倍，而矩形系数小于单 调谐放大器的矩形系数，即其谐振曲线更接近于理想的矩形 曲线，选择性更好。 总之，与单调谐放大器相比较优，处于临界耦合状态的双 调谐放大器具有频带宽、选择性好等优点，但调谐较麻烦。 通信学院
在多级放大器中，前二级的噪声对整个放大器的噪声 起决定作用，因此要求它的噪声系数应尽量小。
通信学院
调谐放大器
小信号谐振放大器的作用是放大高频小信号（微弱），通常 是窄带放大器，还具有选频或滤波作用。 高频小信号放大器按频带宽度可以分为窄带放大器和宽带放 大器；按有源器件可以分为分立元件为主的高频放大器和以集 成电路为主的集中选频放大器。 对高频小信号放大器的主要要求是： (1)增益要高，即放大倍数要大。 (2)选择性要好。 (3)工作要稳定可靠，不受外界因素影响，不产生任何自激。 (4)噪声要小。
0 .1
10
2
1
f0 Qe
0.1 0 f
则：
K 0 .1 BW BW
0 .1 0 .7
10
2
1 9 . 95
BW0.7 BW0.1 理想和实际的选频曲线
矩形系数K越接近于1,选频特性越好； 而单调谐放大器的矩形系数比1大得多，因而选择性比较差。 通信学院
2. 高频小信号双调谐放大器 (1)双调谐耦合回路的基本特性 双调谐耦合回路有电容耦合和互感耦合两种类型，互 感耦合调谐回路如图所示。
功率放大电路PPT课件
在 vom2Vcc0.6V 4cc 处，将Vom=0.64VCC代入PT表达
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
为解决交越失真，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17.04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17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
为解决交越失真，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17.04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17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
《功率放大电路》PPT课件
V1 基极电位进一步提高，进 入良好的导通状态；
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，进入
良好的导通状态。从而克服
死区电压的影响，去掉交越
失真。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式称为
“甲乙类放大” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
ie1
(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，进入
良好的导通状态。从而克服
死区电压的影响，去掉交越
失真。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式称为
“甲乙类放大” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
ie1
(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
2篇7章功率变换
∫ 电源提供的直流功率:
= PE
1 T
T
0 VCC ⋅ iC= dt
VCC ICQ
负载上得到的输出信号功率为:
PO
=
1 2
I
2 cm
RL
Icm ≈ ICQ ≈ V CC /(2RL )
功率输出级的效率为 :
η=
输出信号功率PO
=
1 2
I
2 cm
RL
=η
电源提供的功率PE VCC I CQ
VV= CC22CC //((82RRLL ))
U om
=
VCC
− 2U CES 2
几种电路的比较
变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率 低，低频特性差。 OTL电路：单电源供电，低频特性差。 OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。 BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入 双端输出。
7.2 功率放大电路的分析计算
功率放大电路的主要技术指标：
★★ 无电容滤波，电阻负载时
∫ Vo( AV )
=
1
π
π 0
2V2Sinωtd (ωt)
2
2V2
π
≈
0.9V2
★★ ★ 电容滤波，电阻负载时，估算：VO( AV ) ≈ 1.2V2
为确保二极管安全工作，要求:
= VR 2V2 < VRM
(二极管最大允许反向电压)
ID( AV ) VO( AV ) /(2RL ) < IF (二极管最大整流电流)
1. 稳压电路的性能指标：
1).输出电压 UO
2).输出电流 IL
3).稳压系数
表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压
功率放大应用电路(电子技术课件)
功率放大应用电路一、功率放大电路概述功率放大器的作用：用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。
如使扬声器发声、继电器工作、仪表指针偏转等。
1.功率放大电路的特点•特点功率放大电路是一种能够向负载提供足够大功率的放大电路。
因此，要求同时输出较大的电压和电流，管子工作在接近极限状态。
•要解决的问题(1)提高转换效率；(2)减小失真；(3)功放管的保护。
•主要技术指标(1)最大输出功率Pom：在电路参数确定的情况下负载可能获得的最大交流功率。
(2)转换效率η：最大输出功率与电源提供的功率之比，即η=Pom /PV。
•分析方法工作于大信号状态，功放管的非线性不可忽略，宜采用图解分析法。
•思考题：功率放大电路与电压放大电路有本质上的区别吗?2.晶体管的工作状态三极管根据正弦信号整个周期内的导通情况，可分为几个工作状态：甲类：θ=360°ηmax=50%失真小，静态电流大，管耗大，效率低；乙类：θ=180°ηmax =78.5%失真大，静态电流为零，管耗小，效率高；甲乙类：180°<θ< 360°失真大，静态电流小，管耗小，效率高；丙类：θ<180°晶体管仅在信号的少半个周期处于导通状态。
思考题：功放中的功放管采用哪种工作状态最合适?•射级输出器能否做功率放大？射级输出器的输出电阻低，带负载能力强，但做功放不适合，它的最高效率仅达25%。
•如何解决效率低的问题？办法：降低Q点。
缺点：会引起截止失真。
即降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用推挽输出电路，或互补对称射级输出器。
二、传统的推挽功率放大电路（乙类功率放大器）1.电路结构（变压器耦合）：左边的变压器：输入变压器；右边的变压器：输出变压器；T1和T2：对称放大管。
2.工作原理(1)当ui为正半周时:T1工作在放大区，T2工作在截止区。
(推)(2)当ui为负半周时:T1工作在截止区，T2工作在放大区。
7章晶体管放大电路习题-94功率放大电路
7章晶体管放大电路习题-94功率放大电路第七章晶体管放大电路习题7.1选择正确答案填入空内。
（1）在某放大电路中，测得三极管处于放大状态时三个电极的电位分别为0V，10V，9.3V，则这只三极管是()。
A．NPN型硅管B．NPN型锗管C．PNP型硅管D．PNP型锗管（2）有两个放大倍数相同、输入和输出电阻不同的放大电路A和B，对同一个具有内阻的信号源电压进行放大。
在负载开路的条件下测得A的输出电压小，这说明A的()。
A．输入电阻大；B．输入电阻小；C．输出电阻大；D．输出电阻小（3）某放大电路在负载开路时的输出电压为4V，接入3k的负载电阻后输出电压降为3V。
这说明放大电路的输出电阻为()。
A．10k；B．2k；C．1k；D．0.5k（4）复合管如题图7.1.4所示，已知T1的130，T2的250，则复合后的约为()。
A．1500B．80C．50D．302题图7.1.4题图7.1.5（5）题图7.1.5中哪种组合电路构成PNP型复合管()？（6）电路如题图7.1.6所示，设晶体管T工作在放大状态，欲使静态电流IC减小，则应()。
(A)保持VCC、RB一定，减小RC;(B)保持VCC、RC一定，增大RB;(C)保持RB、RC一定，增大VCC+vo题图7.1.8（7）在题图7.1.6所示电路中,Ri为其输入电阻，RS为常数，为使下限频率fL降低，应()。
A．减小C，减小RiB．减小C，增大RiC．增大C，减小RiD．增大C，增大Ri（8）放大电路如题图7.1.8所示，其中的晶体管工作在()。
(A)放大区(B)饱和区(C)截止区++vovo（9）如题图7.1.9所示的放大电路()。
(A)能稳定静态工作点(B)不能稳定静态工作点(C)不仅能稳定静态工作点且效果比接有射极电阻时更好。
(10)两级阻容耦合放大电路中，第一级的输出电阻是第二级的()。
(A)输入电阻(B)信号源内阻(C)负载电阻(11)已知题图7.1.11所示电路中VCC＝12V，RC＝3kΩ，静态管压降VCEQ＝6V；并在输出端加负载电阻RL，其阻值为3kΩ。
第7章 功率放大电路
ωt
T1
T2
iC2
ui
ui
iL
ωt
RL uo
RL uo
ωt
uo
ωt
(a)
(b)
(c)
乙类双电源互补对称功率放大电路分析
2. 动态分析
设输入信号为正弦信号，输入信号正半周时，T1导通，T2截止，ic2=0。T1管导 通的等效电路如图(a)所示，输出电压uo >0。负载RL得到正半周信号输出，如图 (c)所示。
1
IE = 2π
π 0
I
o
m
sin
td
(t
)
Uom πRL
电源提供的总功率为：
PE
=
2I EVC C
2VC CU o m πRL
若忽略 UCES 电源最大功率为 ：
PEm
2VCC (VCC U CES ) πRL
2VC2C πRL
7.3互补对称功率放大电路
7.3.1 乙类双电源互补对称功率放大电路
RL uo
T2
VEE
7.2甲类放大电路
【例7.1】设电路如图（上页）所示，输入信号ui为正弦信号，在给定参数条 件下，进行电路输出功率和效率的计算。假定给定电路中VCC= VEE=12V， IREF=1.50A，RL=8Ω ，假设各晶体管的饱和压降均为0V。
解：先求电路最大输出功率Pom
U om 12V
7.3互补对称功率放大电路
7.3.1 乙类双电源互补对称功率放大电路
当输入信号为负半周时，即ui <0 ,T1截止, T2导通，ic1=0。T2管导通的等效电路 如图7.7(b)所示，负载上的电流自下而上，输出电压uo <0。根据T2管所构成射极输 出器的电压跟随特性，在负载RL上形成负半周电压信号输出。
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Pm o ax
V ≈ 2R L
2 C C
2）直流电源提供的功率
1 PE = 2π
∫
2π
0
V CCiV d (ωt )
i E1
I om sin ωt (0 ≤ ωt ≤ π ) = (π ) ≤ ωt ≤ 2π ) 0
1 PE1 = 2π
∫
2π
0
V CCiV 1 d (ωt ) =
V CCI om
（2）采用复合管的互补功率放大电路
准互补对称功率放大电路
7.3.2 OTL功率放大电路 功率放大电路
输入电压的正半周： 输入电压的正半周： 充电。 ＋VCC→V1→C→RL→地，C 充电。
＋
−
输入电压的负半周： 输入电压的负半周： C 的 “＋”→V2→地→RL→ C “ －” C 放电。 放电。 VCC (VCC 2) − U CES 静态时，uI = U B = U E = + U om = 2 2
5 3 4
，非常大，V5管的基极电流因决定于前级电路 非常大，
uO = −VCC + (UCES3 +UBE4)
(2)若 短路， (2)若R2短路，则输出电压被箝位在
பைடு நூலகம்
(VCC − U BE1 − U BE2 )
(3)若 开路，则静态时V (3)若R3开路，则静态时V1和V3管的 基极电流等于V 管的集电极电流， 基极电流等于V5管的集电极电流，V2 和V4管的集电极电流很大，且在管子 管的集电极电流很大， 特性对称情况下它们的管压降的数值 均为V 均为VCC，因而它们的直流功耗非常 大，以至于因结温升过高而烧坏。 以至于因结温升过高而烧坏。 (4)若 断路， (4)若R3断路，则 UBE1+UBE2+UBE3 =UD1 +UD2 使得V 使得V1、V2和V3管在静态不能工作在临界放的状态，因而造成 管在静态不能工作在临界放的状态， 电路有较小的交越失真。 电路有较小的交越失真。
＋
uo = ui ui负半周，电流通路为 负半周， 地→ RL → V2 → -VCC， uo = ui
−
两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。 两只管子交替工作，两路电源交替供电，双向跟随。
4. 交越失真
＋
−
信号在零附近两 只管子均截止
开启 电压
消除失真的方法： 消除失真的方法： 设置合适的静态工作点。 设置合适的静态工作点。
Po max =
η=
•
例7 - 1
(VCC − U CES ) 2 2 RL
VCC =
(15 − 3) 2 = = 18W 2× 4
= 62.8% 4 × 15 2U om × VCC U 2 om PV = PE − PO = − 2 RL πRL 4
π VCC − U CES
π (15 − 3)
7.2 甲类功率放大器
（1）最大交流输出功率 集电极电压达到最大幅值 U cemax ≈ VCC 集电极电流的最大幅值为
I cmax ≈ I CQ
三极管的最大交流输出功率为
Pomax =
U cem I cm 2
1 ≈ VCC I CQ 2 2
（2）电源功率 由图中的交流负载线可以知道，交流电流的最大幅值 由图中的交流负载线可以知道，
由于晶体管有死区电压
0V～ 0.5V
0V
直流偏压
甲乙类互补对称功率放大电路
a） 基本电路 b）工作波形
电路如图7 所示的Ａ 电路如图7-5所示的ＡB类OCL功率放大电路的 VCC = ±15 V , OCL功率放大电路的 ,设输入信号为正弦波 设输入信号为正弦波， RL = 4Ω , U CES = 3 V ,设输入信号为正弦波，求： 、 （１）最大不失真功率 Po max 效率 η 和管秏 PV 1、PV 2 （２）计算功率管的参数 解： （１）最大输出功率
单管的最大管耗为
PV 1 = PV 2
5）功率管的选择 ①功率管集电极的最大允许功耗
PCM
②功率管的最大耐压
1 ≥ PV max ≈ 0.2 Po max 2
U ( BR ) CRO ≥ 2VCC
③功率管的最大集电极电流
I CM ≥ VCC RL
AB类互补对称功率放大电路 2. AB类互补对称功率放大电路
解：
（1）若R2开路，则V1和V2管均始终工作在截止状态，且V5、V3 开路， 管均始终工作在截止状态， 和V4组成了复合管，V3管的基极电流等于V5管的集电极电流，V4 组成了复合管， 管的基极电流等于V 管的集电极电流， 管的基极电流等于V 管的集电极电流， 管的基极电流等于V3管的集电极电流，整个复合管的电流放大 系数约为 β β β 而基本不变。所以，最可能出现的现象是复合管饱和， 而基本不变。所以，最可能出现的现象是复合管饱和，电路不 能正常放大，输出电压等于 能正常放大，
深度实验（功率放大失真或效率等电路研究） 深度实验（功率放大失真或效率等电路研究） 学期内完成
实验十一 功率放大失真或效率等电路研究 （深度实验） 深度实验） 总谐波失真
(Total Harmonic Distortion)THD
7.3 互补对称功率放大电路
OCL功率放大电路 7.3.1 OCL功率放大电路
B类功率放大电路 1. B类功率放大电路
特征： 特性理想对称。 特征：V1、V2特性理想对称。 静态分析 V1的输入特性
理想化特性
静态时V 静态时V1、V2均截止，UB= UE=0 均截止，
动态分析
ui正半周，电流通路为 正半周， +VCC→V1→RL→地，
常见的分类方式有以下几种。 常见的分类方式有以下几种。 （1）按处理信号的频率分类
低频功放：音频范围在几十赫兹至几十干赫兹。 低频功放：音频范围在几十赫兹至几十干赫兹。 高频功放：射频范围在几百千赫兹至几十兆赫兹。 高频功放：射频范围在几百千赫兹至几十兆赫兹。
（2）接功放电路中晶体管的导通时间分类
Po max VCC 2 ( − U CES ) 2 VCC = 2 ≈ 2 RL 8 RL
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。 OTL电路低频特性差 OTL电路低频特性差。 电路低频特性差。
实用单电源互补对称电路
“自举电路” 自举电路”
C2、R3组成
例
电路如图所示，试说明电 电路如图所示， 路分别产生如下故障时将产 生什么现象。 生什么现象。 V2、V4的极限参数： 的极限参数： PCM＝1.5W，ICM＝600mA， 1.5W， 600mA， UBR（CEO）＝40V。 40V。 BR（CEO） 1. R2断路； 断路； 2. R2短路； 短路； 3. VD1短路； 短路； 4. VD1断路； 断路； 5. V1集电极开路。 集电极开路。
e b ib T1
方式二： 方式二：
e ib
T2 c ic
b c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式， 复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下： 后晶体管的性能确定均如下：
β ≈ β1 β2
晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。
I cm ≈ I CQ
所以集电极瞬时电流为
ic (t ) = I CQ + I CQ sin ωt
直流电源的输出功率为
1 1 VCC iC (t )dt = ∫ VCC ( I CQ + I CQ sin ωt )dt =VCC I CQ T∫ T 在输出功率达到最大的情况下， 在输出功率达到最大的情况下，最大转换效率为 1 V I Po max 2 CC CQ η= = = 50% P VCC I CQ V PV =
π
V CCU om = πRL
因此， 因此，两个电源提供的功率为
PE =
2V CC I om
π
VCC − U CES 2V CC U om = = 2VCC ⋅ πR L πR L
2
如果 U CES = 0 ，两个直流电源也提供最大功率
PE max
2VCC = πRL
3）效率
Po max π VCC − U CES η= = • PE 4 VCC
2(15 − 3) × 15 (15 − 3) 2 = − ≈ 10.67W 4π 2× 4
PV 1 = PV 2 =
1 PV ≈ 5.33W 2
（２）
PCM ≥
1 PV max ≈ 0.2 Po max = 9 W 2
VCC 15 = = 3.75 A RL 4
U ( BR ) CRO ≥ 2VCC = 30V
（3）集电极损耗功率 三极管的损耗功率近似为
PT = P V − Po
当输入信号为零时， 当输入信号为零时，输出功率 Po = 0 ，此时二极管功 即没有输人信号时， 耗 PT = P V ，即没有输人信号时，直流电源的所有功率都 转换为晶体管的功耗．晶体管的功耗达到最大； 转换为晶体管的功耗．晶体管的功耗达到最大；当输人信号 增大时， 变小，晶体管的功耗反而变小。 增大时， Po 逐渐变大，PT 变小，晶体管的功耗反而变小。
I CM ≥
3. 用复合管组成的互补对称电路 （1）复合管
增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。 增加复合管的目的是：扩大电流的驱动能力。 复合管的构成方式： 复合管的构成方式：
c b ib T1
ic
c ic b ib
T2 e
e
ic1 = β1ib , ib 2 = ie1 = (1 + β1 )ib , ic 2 = β 2ib 2 , ic = ic1 + ic 2 = [β1 + β 2 (1 + β1 )]ib