第8章功率放大电路
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电子技术基础——电路与模拟电子(第8章)
➢级间采用直接耦合方式
➢采用复合管
8.0 零点漂移
多级放大电路
输出 输入
第一级 放大电路
第二级
……
放大电路
功放级
第n级 放大电路
第 n-1 级 放大电路
耦合：即信号的传送。
耦合方式：阻容耦合；直接耦合；变压器耦合；光电耦合。
集成运算放大器主要采用直接耦合
多级放大电路对耦合电路要求：
1). 静态：保证各级Q点设置 2). 动态: 传送信号。
第一级反相比例
vO1
Rf 1 R1
vS1
第二级反相加法
vO
Rf 2 R2
vS2
Rf 2 R2
vO1
即
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
vS2
当 Rf 1 R1 ，Rf 2 R2 时
得 vO vS1 vS2
（减法运算）
4. 单运放的加减运算电路
R1
R5
ui1
ui2
R2
R3 ui3
重点难点
重点：集成运算放大器电路分析方法； 难点：理解差模信号和共模信号；
差放电路抑制共模信号的原理； 差放电路的分析；
集成电路的特点
➢电路结构与元件参数对称性好
➢电路中使用的二极管，多用作温度补偿元 件或电位集移成动电电路路：，将大二都极采管用、B三JT极的发射结 构成。 管、电阻等器件及导线共同 ➢（不Rb能）制代制 成作替作 特大，在定电大一的阻电块功。阻半能电恒导的阻流体电用源基子B代J片电T替的上路；体完。电阻 ➢不能制作大电容。电容用BJT结电容代替， 大电容只能外接；
通用型集成电路运算放大器F007
8.2.1 理想集成运放的电路模型
➢采用复合管
8.0 零点漂移
多级放大电路
输出 输入
第一级 放大电路
第二级
……
放大电路
功放级
第n级 放大电路
第 n-1 级 放大电路
耦合：即信号的传送。
耦合方式：阻容耦合；直接耦合；变压器耦合；光电耦合。
集成运算放大器主要采用直接耦合
多级放大电路对耦合电路要求：
1). 静态：保证各级Q点设置 2). 动态: 传送信号。
第一级反相比例
vO1
Rf 1 R1
vS1
第二级反相加法
vO
Rf 2 R2
vS2
Rf 2 R2
vO1
即
vO
Rf 2 R2
Rf 1 R1
vS1
Rf 2 R2
vS2
当 Rf 1 R1 ，Rf 2 R2 时
得 vO vS1 vS2
（减法运算）
4. 单运放的加减运算电路
R1
R5
ui1
ui2
R2
R3 ui3
重点难点
重点：集成运算放大器电路分析方法； 难点：理解差模信号和共模信号；
差放电路抑制共模信号的原理； 差放电路的分析；
集成电路的特点
➢电路结构与元件参数对称性好
➢电路中使用的二极管，多用作温度补偿元 件或电位集移成动电电路路：，将大二都极采管用、B三JT极的发射结 构成。 管、电阻等器件及导线共同 ➢（不Rb能）制代制 成作替作 特大，在定电大一的阻电块功。阻半能电恒导的阻流体电用源基子B代J片电T替的上路；体完。电阻 ➢不能制作大电容。电容用BJT结电容代替， 大电容只能外接；
通用型集成电路运算放大器F007
8.2.1 理想集成运放的电路模型
第8章 功率放大电路
7 功率放大电路
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
第电工电子技术(第二版)八章
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8. 2 放大电路中的负反馈
出现又在交流通路中出现，则是既有直流反馈又有交流反馈。 3.反馈电路的类型 根据反馈信号在输出端的取样和在输入端的连接方式，放大电路可 以组成四种不同类型的负反馈:电压串联负反馈、电压并联负反馈、 电流串联负反馈和电流并联负反馈。判断方法如下: (1)电压反馈和电流反馈 判断是电压反馈还是电流反馈是按照反馈信号在放大器输出端的取 样方式来分类的。若反馈信号取自输出电压，即反馈信号与输出电压 成比例，称为电压反馈;若反馈信号取自输出电流，即反馈信号与输 出电流成比例，称为电流反馈。常采用负载电阻 短路法进行判断，
第8章 集成运算放大器及其应用
本章知识点 先导案例 8. 1 集成运算放大器简介 8. 2 放大电路中的负反馈 8. 3 集成运算放大器的应用 8. 4 用集成运放构成振荡电路 8. 5 使用运算放大器应注意的几个问题
本章知识点
[1]了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。 [2]理解运算放大器的电压传输特性，掌握其基本分析方法。 [3]掌握用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作 原 理。 [4]理解电压比较器的工作原理和应用。 [5]能判别电子电路中的直流反馈和交流反馈、正反馈和负反馈以及 负 反馈的四种类型。 [6]理解负反馈对放大电路工作性能的影响。 [7]掌握正弦波振荡电路自激振荡的条件。 [8]了解RC振荡电路的工作原理。
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8. 2 放大电路中的负反馈
图8-9 (b):假定输入信号对地瞬时极性为
，则各点电压变化过程为 净输入量增强，则该电路
《模拟电子线路》宋树详 第8章答案
(√)
9. 功率放大电路如图 8.20 所示，已知电源电压 VCC=VEE=6V，负载 RL=4Ω。 (1)说明电路名称及工作方式；
(2)求理想情况下负载获得的最大不失真输出功率；
(3)若 UCES=2V，求电路的最大不失真功率； (4)选择功放管的参数 ICM、PTm 和 U(BR)CEO 。
+ ui
(1)定性画出 uo 端波形。 (2)负载 RL 上输出功率 Po 约为多大？ (3)输入信号 ui 足够大时，电路能达到的最大输出功率 Pom 为多大？ 解：（1）略
显著变化。消除办法可以通过加静态偏置电压，使管子预导通。
4． 乙类推挽功率放大器的管耗何时最大？最大管耗值与最大输出功率间有何关系？管 耗最大时输出功率是否也最大？
答：当U om » 0.64VCC 时，管耗最大； PT1max = PT 2 max » 0.2Po max ；不是
5 .什么是热阻？如何估算和选择功率器件所用的散热装置？
(1)顾名思义，功率放大电路有功率放大作用，电压放大电路只有电压放大作用而没
有功率放大作用。
(Χ)
(2)在功率放大电路中，输出功率最大时功放管的管耗也最大。
(Χ)
(3)乙类互补对称功率放大电路的交越失真是由三极管输入特性的非线性引起的。
(√ )
(4)在 OTL 功放电路中，若在输出端串连两个 8Ω 的喇叭，则输出功率将比在输出端
能超出安全工作区。
（√）
(8)分析功率放大器时常采用图解法，而不是用微变等效电路法，这主要是因为电路
工作在大信号状态，工作点的变化范围大，非线性失真较严重。
（√）
(9)要提高输出功率，就应尽可能扩大动态工作范围并实现阻抗匹配，因此工作点要
功率放大电路工作原理
功率放大电路工作原理功率放大电路是电子设备中常见的一种电路，它能够将输入信号的功率放大到更大的输出功率，从而驱动负载实现相应的功能。
在现代电子产品中，功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大、功率放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理，以便读者能够更好地理解和应用功率放大电路。
功率放大电路的工作原理主要包括输入信号放大、功率放大和输出负载驱动三个方面。
首先，输入信号放大是功率放大电路的基本功能之一。
当输入信号进入功率放大电路时，经过放大器的放大作用，输入信号的幅值会得到增大，从而实现对输入信号的放大处理。
而放大器的放大倍数则取决于放大器本身的增益特性，通常通过调节放大器的电路参数来实现不同的放大倍数。
其次，功率放大是功率放大电路的核心功能之一。
在输入信号经过放大器放大后，功率放大电路会将输入信号的功率放大到更大的输出功率。
这通常通过功率放大器来实现，功率放大器能够将输入信号的电压和电流进行放大，从而实现对输入信号功率的放大。
在功率放大的过程中，需要注意功率放大器的工作状态和输出功率的稳定性，以确保输出信号的质量和稳定性。
最后，输出负载驱动是功率放大电路的另一个重要功能。
在输出信号经过功率放大后，需要通过输出负载来驱动相应的负载，实现对负载的驱动和控制。
输出负载通常是电阻、电容、电感等元件，通过合理设计输出负载电路，可以实现对负载的匹配和驱动，从而实现对输出信号的有效控制和传输。
总的来说，功率放大电路的工作原理是通过输入信号放大、功率放大和输出负载驱动三个方面的功能实现对输入信号的处理和输出功率的放大。
在实际应用中，需要根据具体的需求和电路设计要求来选择合适的功率放大电路，并合理设计电路参数和工作状态，以实现对输入信号的有效放大和输出功率的稳定控制。
希望通过本文的介绍，读者能够更好地理解和应用功率放大电路，为相关领域的电子设备设计和应用提供参考和帮助。
电子技术电路(模拟部分)康华光版课件 第八章
PV = P E 1 + P E 2 = 2V CC PVM
2 2V CC = πR L
V OM 2V CC V OM = πR L πRL
3.管耗 T 管耗P 管耗 一个管子的管耗： 一个管子的管耗： v 1 π PT1 = (VCC v o ) o d( ω t ) 2 π ∫0 RL
18
§8.3乙类双电源互补对称功率放大电路 乙类双电源互补对称功率放大电路
2.提高效率的途径 .
电源提供的功率: 电源提供的功率
1 PV = 2π
∫
2π
0
1 VCC iC d (ωt ) = 2π
∫
2π
0
VCC ( I CQ + I Cm sin ωt )dωt = VCC I CQ
Pom 1 Vom I om 此电路的最高效率: 此电路的最高效率 η = = ≈ 0.25 PV 2 VCC I CQ
8.3.2 分析计算
Vom sin ω t 1 π = ∫0 (VCC Vom sinωt ) RL d( ω t ) 2π
2
1 VCCVom Vom ( ) = RL 4 π
2 VCCVom Vom ( ) 两管管耗： 两管管耗： PT = 2 PT1 = RL π 4
2
4.效率η (efficiency) 效率 最高效率ηmax：
8.3.2 分析计算
1. 输出功率 o 输出功率P
+VCC
2
Vom Vom Vom Po = Vo I o = = 2 2 RL 2 R L
假设 vi 为正弦波且幅度足 够大， 够大，T1、T2导通时均能饱 此时输出达到最大值。 和，此时输出达到最大值。 最大不失真输出功率P 最大不失真输出功率 omax
2 2V CC = πR L
V OM 2V CC V OM = πR L πRL
3.管耗 T 管耗P 管耗 一个管子的管耗： 一个管子的管耗： v 1 π PT1 = (VCC v o ) o d( ω t ) 2 π ∫0 RL
18
§8.3乙类双电源互补对称功率放大电路 乙类双电源互补对称功率放大电路
2.提高效率的途径 .
电源提供的功率: 电源提供的功率
1 PV = 2π
∫
2π
0
1 VCC iC d (ωt ) = 2π
∫
2π
0
VCC ( I CQ + I Cm sin ωt )dωt = VCC I CQ
Pom 1 Vom I om 此电路的最高效率: 此电路的最高效率 η = = ≈ 0.25 PV 2 VCC I CQ
8.3.2 分析计算
Vom sin ω t 1 π = ∫0 (VCC Vom sinωt ) RL d( ω t ) 2π
2
1 VCCVom Vom ( ) = RL 4 π
2 VCCVom Vom ( ) 两管管耗： 两管管耗： PT = 2 PT1 = RL π 4
2
4.效率η (efficiency) 效率 最高效率ηmax：
8.3.2 分析计算
1. 输出功率 o 输出功率P
+VCC
2
Vom Vom Vom Po = Vo I o = = 2 2 RL 2 R L
假设 vi 为正弦波且幅度足 够大， 够大，T1、T2导通时均能饱 此时输出达到最大值。 和，此时输出达到最大值。 最大不失真输出功率P 最大不失真输出功率 omax
电工电子技术第八章集成运算放大电路
8.1 集成运算放大器的简单介绍
• 运算放大器开环放大倍数大，并且具有深 度反馈，是一种高级的直接耦合放大电路。 它通常是作为独立单元存在电路中的。最 初是应用在模拟电子计算机上，可以独立 地完成加减、积分和微分等数学运算。早 期的运算放大器由电子管组成，自从20世 纪60年代初第一个集成运算放大器问世以 来，运算放大器才应用在模拟计算机的范 畴外，如在偏导运算、信号处理、信号测 量及波形产生等方面都获得了广泛的应用。
• 4．在集成电路中，比较合适的电阻阻值范 围大约为100 ~300 Ω。制作高阻值的电阻 成本高、占用面积大并且阻值偏差也较大 （10~20%）。因此，在集成运算放大器中 往往用晶体管恒流源代替高电阻，必须用 直流高阻值时，也常采用外接的方式。
8.1.2 集成运算放大器的简单说明
• 集成运算放大器的的电路常可分为输入级、 中间级、输出级和偏置电路四个基本组成 部分，如图8-1所示。
• 2．信号的输入 • 当有信号输入时，差动放大电路（见图8-5）的工作情况可以分为以下几种情
况。
• （1）共模输入。 • 若两管的基极加上一对大小相等、极性相同的共模信号（即vi1 = vi2），这种
输入方式称为共模输入。这将引起两管的基极电流沿着相同的方向发生变化， 集电极电流也沿相同方向变化，所以集电极电压变化的方向与大小也相同， 因此，输出电压vo = ΔvC1-ΔvC2 = 0，可见差动放大电路能够抑制共模信号。 而上述差动放大电路抑制零点漂移则是该电路抑制共模信号的一个特例。因 为输出的零点漂移电压折合到输入端，就相当于一对共模信号。
u
u
u0 Au 0
0
u+≈u-
（8-2）
• 当反向输入端有信号，而同向端接地时，u+=0，由上式 可见，u-≈u+=0。此时反向输入端的电位近似等于地电位， 因此，它是一个不接地的“地”电位端，通常称为虚地端。
电工学第八章 基本放大电路
RL RC//RL
返回
(3)电压放大倍数的计算
•
•
Ui I b rbe
•
•
•
UoIcRL IbRL
式中 RL RC//RL 则放大电路的电压放大倍数
•
Au
U0
•
Ui
R' L rbe
输出端开路时(未接RL)
Au
RC rbe
结 论
❖ Au与β、rbe和并联电阻 有关；
❖负载电阻RL越小，放大倍数越小； ❖ 输入电压与输出电压相位相反。
返回
放大电路可分为静态和动态两种情况来分析。
动态：输入端加上输入信号时，放大电路的工作状态。
❖ 此时，电路中电流和电压值是直流和交流分量叠加。 ❖ iB、iC、iE、uBE和uCE，称为动态值（直流分量和交流 分量的叠加） ❖ 对放大电路的动态分析就是采用放大电路的交流通道， 确定电压放大倍数Au，输入电阻ri，输出电阻ro等。 ❖ 动态分析方法：微变等效电路法和图解法 直流通道——只考虑直流信号的分电路。 交流通道——只考虑交流信号的分电路。
步骤： ❖ 用估算法确定IB； ❖ 由输出特性曲线确定IC和UCE。
由 U CE U CC ICR C 得
IC=0时， UCEUCC
UCE=0时，I C
U CC RC
返回
(1)输入输出特性曲线
如下图所示，(IBQ,UBEQ) 和( ICQ,UCEQ )分别对 应于输入输出特性曲线上的一个点，称为静态工
0.0m 4 A40A
IC IB
3.750.04
1.5mA
U CE U CC ICR C
1 2 1.5 1 0 34 130
6V
返回
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2020年8月16日星期日
模拟电子技术
3
8.1 功率放大电路的特点与分类
以提供给负载足够大的功率为主要目标的放大器。
一、特点
(1) 给负载提供足够大的功率。 (2) 能量转换效率要高。 (3) 非线性失真要小 。
(4) 要考虑功放管的安全工作问题。 (5) 采用图解分析方法 。 在效率高、非线性失真小、安全工作的前提下， 向负载提供足够大的功率。
6
iC
iC
Q
O
π 2π ωt O
(c)
➢ 工作点Q靠近截止点，管子 半周以上导通。
➢可克服交越失真，性能与 乙类功放类似。
uBE
(c)甲乙类(导通角为90°～180°)
图8.1功率放大电路的工作情况
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模拟电子技术
7
iC
iC
Q
O
π 2π ωt O
(d)
➢工作点Q在截止点以下， 信号导通角小于90° ➢主要用于高频功放中。进 一步提高能量转换效率。
2020年8月16日星期日
模拟电子技术
17
uCE2 UEE iC2RL
iC2
UEE RL
Icm(max)
(0, -UEE) Q
Icm Ucem O uCE2 0 π
Ucem(max)
(b)
图8.4 互补推挽乙类功放的输出特性
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模拟电子技术
18
Icm(max) Icm
0π
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模拟电子技术
14
8.3.1双电源互补推挽乙类功率放大电路(OCL电路)
一、电路结构及工作原理
ui
uCE1 UCC UEE uCE2
iC1
UCC
ui
iC1
iC2
V1 uo
uo
0
ωt ui
V2
RL
iC2
0
ωt
－UEE
图8.3 互补推挽乙类功率放大电路的原理电路
2020年8月16日星期日
2020年8月16日星期日
模拟电子技术
Icm(max)
19
1.输出交流功率Po
V1、V2为半周工作，负载电流为完整的正弦波。
uBE
(d)丙类(导通角小于90°)
图8.1功率放大电路的工作情况
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模拟电子技术
8
8.2 甲类功率放大电路
一、电路
UCC
变压器耦合，在ICQ一 定时，通过调整变压
RB
N1
N2 RL
比，使负载获得最大
功率。
TV1
TV2 V
RL n2RL
ui
+
CB
(a)
图8.2(a) 变压器耦合单管甲类功放电路
PE 2 UCCICQ
当Ucm(max)=UCC,Icm(max)=ICQ时，效率达到最高
m
1 2
50%
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模拟电子技术
13
8.3 互补推挽乙类功率放大电路
OTL、OCL、BTL、变压器耦合式等。 OTL：Output transformerless OCL：Output capacitorless BTL：Balanced transformerless（桥式推挽电路）
5
iC
iC
➢工作点Q选在截止点，管子只
有半周导通，另外半周截止。
Q
O
O π 2π ωt
➢非线性失真大，但能量转 换效率很高。可通过改进电 路结构，减小非线性失真。
uBE ➢理想情况下
(b)
(b)乙类(导通角为90°)
78.5%
4
图8.1功率放大电路的工作情况
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模拟电子技术
二、功率与效率的计算
1.电源供出功率PE
PE
1 T
T
0 UCC( ICQ Icm sint )dt
UCC ICQ
RB
PE固定不变，与交流信号
的大小或有无均无关。
ui
TV1 +
UCC
N1
N2 RL
TV2
V
CB
(a)
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11
2.电路输出功率 PO
1
Po T
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4
二、工作状态分类
iC
iC
Q
O
O π 2π ωt
uBE
➢信号在一周内变化， 管子均导通。
➢非 线 性 失 真 小 ， 但 能量转换效率太低。
➢理想情况下
(a)
50%
(a)甲类(导通角为180°)
图8.1功率放大电路的工作情况
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模拟电子技术
四、乙类互补推挽功率放大电路的交越失真
例8-1
8.3.2单电源互补推挽乙类功率放大电路(OTL电路)
例8-2
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模拟电子技术
2
第8章 功率放大电路
（1）了解功率放大电路的类型及特点。 （2）了解功率放大电路最大输出功率和转换效率 的分析方法。
（3）掌握乙类推挽功率放大器的电路组成、工作 原理、分析方法和性能特点。
T 0
Ucm sint Icm sintdt
1 2 Ucm
Icm
1 2
U
2 cm
RL
最佳负载情况下：
Ucm(max) UCC , Icm(max) ICQ
1 Pom 2 UCC ICQ
2020年8月16日星期日
模拟电子技术
12
3. 管子功耗PT
PT PE Po
4. 能量转换效率η
Po 1 UcmIcm
iC1
UCC RL
O
乙类互补功率放大电路波形的合成.avi
uCE1 UCC iC1RL
uCE1 UCC UEE uCE2
uCE2 UEE iC2RL
(0, UCC) Q
0π uCE1
Ucem Ucem(max)
Icm
Ucem
UEE RL
iC2
Ucem(max)
(c)
图8.4 互补推挽乙类功放的输出特性
模拟电子技术
15
iC2
iC1
uB E2
uB E1
OCL电路中晶体管输入回路工作示意图
2020年8月16日星期日
模拟电子技术
16
二、 功率与效率的计算
Icm(max)
iC1
UCC RL
uCE1 UCC iC1RL
Icm
O
0π
(0, UCC) Q
uCE1
Ucem (a)
Ucem(max)
图8.4 互补推挽乙类功放的输出特性
第8章 功率放大电路 8.1 功率放大电路的特点与分类 一、特点 二、工作状态分类 8.2 甲类功率放大电路 一、电路 二、功率与效率的计算
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模拟电子技术
1
8.3 互补推挽乙类功率放大电路 8.3.1双电源互补推挽乙类功率放大电路(OCL电路) 一、电路结构及工作原理 二、功率与效率的计算 三、功率管的选择
2020年8月16日星期日
模拟电子技术
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iC
iC
直流负载线
M
iB
Icm ICQ
ICQ
0
0
ωt
1
0
PL 2 Ucm Icm
Q
N UCC
Ucm
iB=IBQ 交流负载线
iB=0 uCE uCE
பைடு நூலகம்
(b) ωt
图8.2(b)变压器耦合单管甲类功放电路的交、直流负载线
2020年8月16日星期日
模拟电子技术
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