第八章功率放大器

甲乙类和乙类放大电路，静态时，电源输出功 率很小或为零；有信号时，电源提供的功率随 之增大，提高了电路效率。
虽然甲类和乙类放大电路减小了静态功耗，提 高了效率，但输出波形严重失真。为此为了满 足功率放大的要求，需在电路结构上采取措施。
第八章功率放大器
分析功放电路应注意的问题
(1) 功放电路中电流、电压要求都比较大， 必须注意电路参数不能超过晶体管的极 限值: ICM 、VCEM 、 PCM 。
互补对称功放电路图解分析
iC1
vi正半周时T1 的工作情况
I cm
0 VCES
Vcem
iC1
Q
v V CC CE 1
vi整个周期 内T1 、 T2 的工作情 况
I cm
Q
0 V V CES
cem
2Icm
2Vcem
第八章功率放大器
V CES 0vCE iC2
8.3.2 最大输出功率及效率的计算
假设 vi 为正弦波且幅度足够大，
2
3
Q
t
v CE
第八章功率放大器
乙类(class B )：导通角等于180°
iC
iC
2 3 t
v CE
甲乙类(class AB )：导通角大于180°
iC
iC
IC
2
t 第八章功率放大器
Q
v CE
思考 用哪种组态的电路作功率放大 电路最合适？
甲类放大电路，电源始终不断地输送功率，静态时这 些功率全部消耗在管子和电阻上，并以热量的形式耗 散出去；有信号时，效率最高只有50%
静态分析：
vi = 0V T1、T2均不工作 vo = 0V
因此，不需要隔直电容。
+VCC T1
ic1
动态分析：
vi > 0V vi 0V
T1导通，T2截止 vi iL= ic1 ;
T1截止，T2导通 iL=ic2
iL RL
vo
ic2
T2
-VCC
T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方 式，称为乙类放大。第八章功率放大器
降低静态功耗，即减小静态电流。
功率放大电路与前面介绍的电压放大电路有 本质上的区别吗？ 第八章功率放大器
4. 三极管的三种工作类型
由于静态工作点位置的不同，三极管根据正弦信 号整个周期内的导通情况，可分为几个工作类型：
甲类(class A amplification )：一个周期内均导通
iC
iC
IC
例1： 扩音系统
信
电
功
号
压
率
提
放
放
取
大
大
第八章功率放大器
1. 功率放大电路的主要特点
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 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。
一般直接驱动负载，带载能力要强。
2. 要解决的问题
提高效率
减小失真
管子的保护
3. 提高效率(efficiency )的途径
iC ICM
PCM
vCEM
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vCE
(2) 电流、电压信号比较大，必须注意 防止波形失真。
(3) 电源提供的能量尽可能地转换给负 载，以减少晶体管及线路上的损失。
即注意提高电路的效率（）。
Pomax 100%
PE
第八章功率放大器
§8.3 乙类互补对称功率放大电路
如何解决效率低的问题？ 办法：降低Q点。 缺点：但又会引起截止失真。
1 (VCCVomVo2m)
RL
4
两管管耗 PT=PT1第P 八T章2功率放R2大L器(VC
CVom
Vo2m) 4
电源提供的直流平均功率计算：
每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:
Ia1 v21 0 V R oLm si n td (t) V R oL m
Iav2
Iav1
Vom
RL
V om ic1
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8.3.1 无输出电容的互补对称功放电路
（ OCL电路）
一、工作原理（设vi为正弦波） T1
+VCC
电路的结构特点：
①. 由NPN型、PNP型三 极管构成两个对称的 vi 射极输出器对接而成。
iL RL
vo
②. 双电源供电。 ③. 输入输出端不加隔
T2 -VCC
直电容。
第八章功率放大器
既降低Q点又不会引起截止失真的办法： 互补对称射极输出器。
第八章功率放大器
互补对称(complementary symmetry )：电路 中采用两支晶体管，NPN、PNP各一支；两 管特性一致。
类型：
互补对称功放的类型
无输出变压器形式 无输出电容形式
（ OTL电路）
（ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess
设“Q”设置在 Pomax : 负载上得到的交流信号功率。
交流负载线中点 PE ： 电源提供的直流功率。
iC Icm
iC
IC S Q
PomaxIcVce
1 2
IcmV cem
O
tO
vC4E S
PE ICQVCC
Vcem
VCC max Pomax / PE 25 %
第八章功率放大器
思考 用哪种组态的电路作功率放大 电路最合适？
RL
两个电源提供的总功率为：
t
P EP E 1P E 22 V CC V R oL m 2 V C R C L V om
第Leabharlann Baidu章功率放大器
Po max
VC2C 2RL
PE
2VCC Vom
RL
效率为：
T1、T2导通时均能饱和，此时输出
达到最大值。 若忽略晶体管的饱和
T1
压降，则负载（RL)上的电 压和电流的最大幅值分别
+VCC VLmax
为： VLmaxVom VCC
vi
ILm a x
Vom RL
VCC
RL
负载上得到的最大功率为：
iL RL
VL
T2
P omaxV o2m V o2m 第R 1 八L 章功 率放2 V 大R 器o2L mV 2R C 2LC -VCC
电子技术基础 模拟电路部分
第八章
功率放大器
第八章功率放大器
第八章 功率放大器 (power amplifier )
§8.1 功率放大电路的一般问题 §8.2 乙类互补对称功率放大电路 §8.3 甲乙类互补对称功放电路
第八章功率放大器
§8.1功率放大电路的一般问题
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、继电器动作、 仪表 指针偏转等。
两个三极管的损耗PT
单个管子在半个周期内的管耗
PT1 =21π0π(VCC vo)R vo Ld(t)
2 1 π0 π(V C C V os mitn )V oR s m Litn d(t)
1π(V CV C om sitn V o2 m si2n t)d(t)
2π0 R L
R L