乙类互补推挽功率放大器
1.3乙类功率放大器
1.3 乙类推挽功率放大器 1.3.1 变压器耦合乙类推挽功率放大器一、电路 结构特点：上下对称 Tr1：输入变压器，保证两管轮流工作；Tr2：输出变压器，实现输出信号合成。
二、定性工作原理输入信号正半周时，T1导通，T2截止； 输入信号负半周时，T2导通，T1截止。
两个管子轮流工作，一推一拉（挽）所以叫推挽。
三、定量性能分析 Q 点：1、 静态 0CQ I =直流通路： CEQ CC V V =2、 交流通路 2'L L R n R =，12w n w =为输出变压器变比3、 交流负载线：过Q 点，斜率为1'L R -。
4、 动态分析 设：sin i im v V t ω= 当正半周(0)t ωπ≤≤时， 有1sin C cm i I t ω=1sin CE CC cm v V V t ω=-同理，负半周(2)t πωπ≤≤时，2sin C cm i I t ω=-1sin CE CC cm v V V t ω=+两管叠加后21()sin (02)L C C cm i n i i nI t t ωωπ=-=-≤≤RL'.v v i i i oc1c2L L R ++--Tr1Tr2w2CEui i = n ( ic2 - ic1 )i iLC2C1ttttuotCE1i B1ti C1ttVccIcmIbmVcmVcm = Icm*RL'5、 定量计算（1） 输出功率（'L R 上功率就是L R 上功率）o P22111'2'22cm o cm L cm cm L V P I R V I R ===每管输出功率1112o o o P P P ==引进集电极电压利用系数ξcmCCV V ξ=， ξ与激励bm I 有关，(01)ξ≤≤ cm CC V V ξ∴=⋅， 'CCcm L V I R ξ⋅=则：22222max ()112'2'2'cm CC CCo o L L L V V V P P R R R ξξξ⋅===⋅=⋅ 其中：2max2'CC o L V P R =为理想状态，满激励下的输出功率----最大输出功率。
乙类互补推挽功率放大电路的分析计算
PD C m
V C C 2 πRL
Pcmax PTm 0.4Po
PTm(single) 0.2Po
max 78.5%
甲类：Pcmax=4W→ 大功率管→必须加散热片→体积增大 乙类： Pcmax=0.2W —中功率管
说明：一般0.1W以下的管子称为小功率管。
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组
2UomVCC πRL
PD C m
2VC C 2 πRL
3. 效率
Po U o m
PDC
4 VCC
4. 集电极的最大功耗PC
PC PDC Po
2VCC π
m
4
78.5%
2Po RL
Po
P U o m 2
o
2RL
81/117
PC
PC
2VCC
2PO RL
PO
matlab代码如下。
om PTm
PTm(single) 0.2Pom
P U o m 2
o
2RL
83/117
甲类功放 (CE、无变压器)
Pcmax 4Po
max 2 5 %
例：负载输出功率 Po=1W， 甲类CE单管放大和乙类放 大电路的管子子功耗是多少？ 分析：
乙类功放
Po(m ax )
V C C 2 2 RL
PO
x = 0:0.1:10
y = 24/pi*sqrt(2*x/8)-x;
plot(x,y)
82/117
4. 集电极的最大功耗PC
PC PDC Po
2VCC π
2Po RL
Po
令
d PC d Po
0 ， 解 得 Po
06 甲乙类互补推挽功率放大电路[5页]
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+ VCC T1
T3
+
RL T2
uo _
_VCC
R2
+ ui R3 _
R4
+ VCC T1
T3
+
RL T2
uo _
_VCC
9.2 互补推挽功率放大电路
由于流入T3基极的电流远小于流 过电阻R2和R3的电流，T3的UBE3
R1
基本不变。
R2
U B1B2
UBE3(1
R2 R3
)
调节电阻R2即可改变两个管子 T1和T2发射结的偏置电压。
+ ui R3 _
+
多，所以认为T1和T2的基极 ui
T1
交流电位相等，两只管子在 _ D1
信号过零点附近同时导通，
D2
使输出电流波形接近于正弦 波，克服了交越失真。
T2 RC
+VCC iC1
io +
RL uo
iC2
_
_VCC
9.2 互补推挽功率放大电路
(2) 利用扩大电路实现偏置的
甲乙类互补推挽功率放大电路
R1
晶体管T3、电阻R2和R3 组成UBE3扩大电路。
9.2 互补推挽功率放大电路
2 . 甲乙类互补推挽功率放大电路 RE
(1) 利用二极管提供偏压的甲
T3
乙类互补推挽功率放大电路 +
ui
T1
_ D1
在电压放大级T3的集电极 加了两只二极管D1和D2。
D2
T2 RC
+VCC iC1
io +
RL uo
iC2
_
_VCC
9.2 互补推挽功率放大电路
1.3乙类推挽功率放大电路
2. 过流保护电路 (1) 电路：T1、T2 ：保护管，R1、R2 ：取样电阻。 (2) 原理 ：以保护管 T1 为例 正常时，VR1 < VBE1(on)，T1 截止， 不起保护作用。 异常时，VR1 > VBE1(on)，T1导 通，分流 i1 , 限制 T3 管的输出电流， 起到了限流保护作用。 T2 对 T4 的限流保护作用同上。 五、输入激励电路 1. 必要性 互补功放, 功率管为射随器，Av < 1。若要求输出最大 信号功率，则要求激励级提供振幅接近电源电压的推动电 压(单电源为1/2VCC)。
乙类推挽电路时，两管的合成传输特性
(2) 解决途径 输入端两管适当正偏，使其工作在甲乙类。 由传输特性图可见：只要 VBB 取值合适，上下两路传输 特性起始段的弯曲部分就可相互补偿，合成传输特性趋近于 直线，在输入正弦电压激励下，得到不失真的输出电压。
(3) 常用电路 ① 二极管偏置电路 ② vBE 倍增电路 2. 二极管偏置电路 电路：IC中，偏置二极管由三极管取代，如图 (b)、(c)
作业：1-14，1-16，1-17
式中，VBE3 = VT ln(IE3 / IS) VT ln(IR / IS)
R2 R1 VBE3 VBB VBB VBE3 (1 ) R1 R2 R2
上式表明：偏置电路提供的偏置电压 VBB 是 VBE3 的倍 增值，且其值受 R1 和 R2 控制，故称为 VBE 倍增电路。 (3) 具有热补偿：Ｔ℃↑ → ICQ →VBE3→VBB → ICQ
2. 电路 T3 : 输入激励级， T3 的直流负载R(忽略T1 T2)基流，直流负载线为 (b)Ⅰ。 3. 影响输出振幅的因素 交流负载r R//ri < R ,交流负载线(b)Ⅱ所示。故 T3 管最 大输出电压振幅减小，小于 VCC/2。 若使 r > R，则交流负载线如图(b)Ⅲ，输出信号电压振 幅可接近 VCC/2。 4. 改进电路 (1) 电流源构成有源负载放大器，直流电阻小，交流电 阻大。
(64)乙类互补推挽功率放大电路
输出信号uo
T2导通 uo≈ui
+
A
+
u_i
T2
RL uo _
_VCC
乙类互补推挽电路工作情况 iC
Uopp=2(VCC – UCES)
Q
O
uCE
Uopp O
iC uCE
T1通
t
T2通
3. 主要指标计算
设 uoUom si nt
(1) 输出功率
Po UoIo
1 2 Uom Iom
U
2 om
2RL
乙类互补推挽功率放大电路
1. 电路组成
+VCC
T1
iC1
io
电路特点 (1) 晶体管T1、T2特性对称
+
+ (2) 电源对称
u_i
T2
RL uo iC2 _
(3) T1、T2射极输出
_VCC
2. 工作原理
设ui=Uimsin t
a. 当ui =0 时 UA =0
T1、T2截止 uo=0
静态功耗为零
+VCC
iC1 T1
io
+
A
+
u_i
T2
RL uo iC2 _
_VCC
b. ui >0 时 T1导通 输入信号ui T1
+VCC iC1
电流io方向 输出信号uo
T2截止 uo≈ui
+
A
+
u_i
T2
RL uo iC2 _
_VCC
c. ui <0 时
电流io方向 +VCC
T1截止 输入信号ui T1
乙类推挽功率放大器
1.1 CDIO 设计目的通过设计乙类互补推挽功率放大器，掌握利用分离原件组成OTL 功放电路的原理，提高电路原理图读图技能，熟练掌握较复杂电路的装调操作方法。
1.2 CDIO 设计正文1.2.1设计要求电压增益：20倍直流输入电压：不大于10V输出功率：1W 以上（负载RL =8Ω）频率特性：20Hz ～50KHz1.2.2 设计原理乙类工作时，为了在负载上合成完整的正弦波，必须采用两管轮流导通的推挽电路。
通常使用T1和T2两个特性配对的互补功率管（NPN 型和PNP 型），若忽略功率管发射结导通电压，则当输入信号正半周期时，两功率管分别导通和截止，输出为正半周的半个正弦波；当输出信号负半周期时，两功率功率管分别截止和导通，输出为负半周的半个正弦波，通过负载的电流通过合成形成完整的正弦波。
1.2.3设计过程负载RL =8Ω Vo= V Po R L 22*=，输出功率Po=1W峰值为Vp=4V ，峰峰值为Vp-p=8V若要实现输出功率为Po=1W ，则直流电源电压Vcc ＞8所以取Vcc=10V输出电流Io==L CC R V /221422mA 取β=100，1b I =Io/β=4.22mA 取5I =20mA ，所以5R =0.5cc V /5I =250Ω取E V =0.2Vcc=2VE R =2V/20mA=100Ω因为E 5V R /R A ==2.5<10，所以E R 取值不合适令64E R R R +=，4R =10Ω，5R =250Ω当交流分析时，6R 被短路，V A =25符合要求Q2三极管基极电流'b I = I5/β=20mA/100=0.2mA2I =5～10倍的'b I ，取2I =2mA E 2V V =b +0.7V=2.7V6R = 2b V /2mA=1.35k Ω4R =(Vcc-2V b )/2mA=3.65k Ω电路中R 、C 电路为高通滤波电路，频率在20Hz ～50KHz所以计算得2C =40uF ，3C =2mF ，旁路电容1C =100nF1.3仿真结果图1 乙类功放原理图图2 输入端电压与输出端电压比较图3 示波器仿真波形1.4设计总结通过这次的乙类推挽功率放大器的设计，发现了自己很多知识上的漏洞，通过查阅书籍和在网上搜索资料，以及询问同学，总算做出了这个波形不是真的仿真电路。
甲乙类互补推挽功放
微调R1和R2的比值，就可以得到满意的T1、T2管的偏压值。 调整R1、R2、T3参数，使R1和R2中间点的电位近似 为0。
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院 《模拟电子技术》课程组
甲乙类互补推挽功放
878/1.175.3甲乙类互补推挽功率放大电路
1. 乙类互补对称功率放大器存在问题
当输入信号Ui在0~Ube之间变化时，不足以克服死区电 压，三极管不导通，此时在正、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。
ui VCC
T1
iE1
Uon
t
-U on
+
+
ui -
T2
RL
uo -
uo
iE2
io io
- VCC
交越失真
t
8解9/1决17交越失真办法：可给三极管稍稍加一点偏置，让管子工作在
临界导通或微导通状态，使之工作在甲乙类。
2. 甲乙类双电源互补对称放大电路 R1
甲乙类双电源互补对称放 大电路1特点： 1静态时，三极管微导 通 ，给三极管稍加了一点 偏
+ ui -
流经R1电阻和R2的电流近似相 等，有
+ ui
T3
U BE4 UCE4
R2
R1 +R2
R1 M
对于T4管，其发射结的导通电
R2
压基本稳定（如硅管约0.7V，
RC3
锗管约0.3V）,所以有
V CC
iC1
T1 T4
T2
io
+ RL uo
-
iC2
UCE4
1 R 1 R2
U BE4Fra bibliotek- VCC
8.4甲乙类互补对称功率放大电路
解：
① ② 静态时vi=0， VA=0，VB1 =0.7V， VB2 =-0.7V 由VO =15V，得 152 PO 28.1W 8 R1 Vom 15 2 P 2 26 43.9W V 2VCC RL 8 D
1
VCC T1 iL T2 RL -VCC VO
P W T P V P o 43.9 28.1 15.8 1 P T1 P T2 T 7.9W 每管耗 P 2
R1＝1kΩ，故R5至少应取10.3 kΩ。
例：在图所示电路中，已知VCC＝15V，T1和T2管的饱和管压 降│UCES│＝1V，集成运放的最大输出电压幅值为±13V，二 极管的导通电压为0.7V。
（1）若输入电压幅值足够大，则电路的最大输出功率为多少？ （2）为了提高输入电阻，稳定输出电压，且减小非线性失真，应引入 哪种组态的交流负反馈？画出图来。 （3）若Ui＝0.1V时，Uo＝5V，则反馈网络中电阻的取值约为多少？
思考：若是单电源供电，又如何呢？ 互补对称功放的类型
无输出变压器形式 （ OTL电路）
无输出电容形式 （ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess
OCL: Output CapacitorLess
二、OTL互补对称功放电路
1、特点
1. 单电源供电； 2. 输出加有大电容。 +VCC
当R 3C3足够大，vC 3 VC 3，即保持不变， VCC 向正方向增加, 2 又vD vC 3 vK VC 3 vK , 则vK vD , vK由 可使T1充分导电,Vom达到 VCC 。 2
C3 D
Rc3
b1 D1 D2 b2
R3
+VCC
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科信学院CDIO项目设计说明书（2010 /2011学年第二学期）
CDIO项目名称：电子应用系统一级项目
专业班级：电子信息工程
学生姓名：
学号:
指导老师：
设计成绩:
2011年6月28日
1、互补对称OTL 功放电路装调 1.1 CDIO 设计目的
通过设计乙类互补推挽功率放大器，掌握利用分离原件组成OTL 功放电路的原理，提高电路原理图读图技能，熟练掌握较复杂电路的装调操作方法
1.2 CDIO 设计正文 1.
2.1设计要求
电压增益：10倍（20分贝）
输出功率：0.5W 以上（负载R L =8Ω） 频率特性：20Hz ～20KHz
1.2.2 设计原理
乙类工作时，为了在负载上合成完整的正弦波，必须采用两管轮流导通的推挽电路。
通常使用T1和T2两个特性配对的互补功率管（NPN 型和PNP 型），若忽略功率管发射结导通电压，则当输入信号正半周期时，两功率管分别导通和截止，输出为正半周的半个正弦波；当输出信号负半周期时，两功率功率管分别截止和导通，输出为负半周的半个正弦波，通过负载的电流通过合成形成完整的正弦波。
1.2.3设计过程
负载R1=8Ω V o=
Po R *1=2V ，输出功率Po=0.5W
峰值为Vp=22V ，峰峰值为Vp-p=4≈V 2 5.7V
若要实现输出功率为Po=0.5W ，则直流电源电压Vc c ＞ 5.7V 所以取Vcc=15V 输出电流Io=
2
1
Vcc/RL ≈350mA 取β=100，Ib1=Io/β=3.5mA
取I5=30mA ，所以R5=(15V-8.5V)/30mA=220Ω 取VE=0.2Vcc=3V RE=3V/30mA=100Ω
因为Av=R5/RE=2.2＜10，所以RE 取值不合适 令RE=R4+R6,R4=15Ω，R5=85Ω
当交流分析时，R6被短路，Av=15符合要求
Q2三极管基极电流Ib’= I5/β=30mA/100=0.3mA
I2=5～10倍的Ib’，取I2=2mA
VB2=VE+0.7V=3.7V
R6= VB2/2mA=1.8kΩ
R4=(Vcc-VB2)/2mA=6kΩ
电路中R、C电路为高通滤波电路，频率在20HZ～2KHZ
所以计算得C2=40uF，C3=2mF，旁路电容C1=100nF
1.3仿真结果
图1 乙类功放原理图
图2 输入端电压与输出端电压比较
图3 示波器仿真波形
1.4设计总结
通过对乙类功放的设计，对所学相关知识有了更深入的理解，更加熟练应用仿真工具进行波形仿真以及能够较为熟练使用所学知识设计和调试电路，并且在实践中发现了平时学习中没有遇到的问题，提高了查阅资料和动手操作能力，使对所学知识有了更加浓厚的兴趣。
2、555时基混合集成电路的应用
2.1 CDIO设计目的
⑴掌握利用555时基集成电路组成定时器、触发器的原理
⑵练习集成电路的测试
⑶加深对电路设计技巧及电子电路原理的理解
⑷提高动手能力
2.2 CDIO设计正文
2.2.1设计要求
⑴设计555波形产生电路（方波、三角波等）
⑵检查原件参数及好坏
⑶查阅资料，设计电路方案
⑷了解方波或三角波产生原理
2.2.2设计原理
多谐振荡器是一种自激振荡器,在接通电源以后不需要外加触发信号，便能自动地产生矩形脉冲,由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以又把矩形波振荡器称为多谐振荡器。
下图为设计原理
图4 多谐振荡器工作原理
2.2.3 设计过程
将555定时器的低触发端和高触发端连在一起，接通电源后，电容C2被充电，Vc上升，当Vc上升到2/3Vcc时，触发器被复位，同时放电，T导通，此时Vo为低电平，电容C2通过电阻放电，时Vc下降，当下降到1/3Vcc时，触发器又被置位，Vo翻转为高电平。
当C2放电结束时，T截止，Vcc将通过电阻向电容充电，Vc上升到2/3Vcc时，触发器又发生翻转，如此周而复始，在输出端就得到一个周期性的方波，再接一个积分电路就得到了三角波。
2.3仿真结果
图4 由555定时器构成的多谐振荡器
图5 555定时器输出端波形
图6 555定时器输出端接积分电路后输出三角波
2.4 设计总结
通过利用555定时器设计多谐振荡器，掌握了555的基本组成结构和基本工作原理，通过对电路的设计更加熟练的运用仿真软件进行仿真及调试，提高了查阅资料和动手操作能力，增强了对所学专业的兴趣，设计电路就是不断的尝试不断的修改，最终才能达到理想的效果，这是在平时学习中无法体会到的，通过实践对各方面知识能力都有所加深和提高，经常动手操作才会提高自己。
3、参考文献
[1]康华光.电子技术基础（模拟部分）第四版.北京：高等教育出版社，2000
[2]衣承斌，刘京南.模拟集成电子技术基础.南京：东南大学出版社，1993
[3]蔡惟铮，吴建强.常用电子元器件简明手册.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1989
[4]张风言.电子电路基础.北京：高等教育出版社，1995
[5]康华光.电子技术基础（数字部分）第四版.北京：高等教育出版社，2000
[6]谢嘉奎.电子线路（非线性）.北京：高等教育出版社，2000
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