第八章功率放大电路

R1 T2 R2 T5
T4 RL T6 -VCC
T3、T4、T5、T6：复合管构成互补 对称功放
准互补
输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。
8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
7.改进后的OCL准互补输出功放电路： ui T1 T1：电压推动级 T1、R1、R2： UBE倍增电路 T3、T4、T5、T6： 复合管构成的输出级 T3 R1
T2 RL
R2
-USC
8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
2.二极管偏置电路 原理：
静态时:
+UCC R1 T1
D1、 D2的正向导通 D1 T1、T2两管均处于微弱导通状态 动态时：设 ui 加入正弦信号。 u i 正半周 T2 截止 T1导通 T1 基极电位进一步提高， 进入良好的导通状态； 负半周 T1截止 T2导通 T2 基极电位进一步降低， 进入良好的导通状态。
保证BJT工作在安全区： 1) PCM PT1max = 0.2 POmax 2) ICM Ic1max = VCC / RL 3) V(BR)CEO 2VCC
并注意保证足够的余量
iO
8.3 甲乙类互补对称功率放大电路
8.3.0乙类互补对称电路存在的问题
a b c d
T1 ui
+UCC
三极管根据正弦信号整个一周 期内的导通情况，可分为几个状态：
甲类：有直流基础，BJT静态导通 一个周期内均导通 乙类：无直流基础，BJT静态截止
半个周期内均导通
甲乙类：导通角大于180°
# 哪种状态电路作压放最合适？ # 哪种状态电路作功放最合适？
8.1 功率放大电路的一般问题
4. 甲类功率放大器分析
8.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
2. 工作原理 静态时： ui = 0V ic1、ic2均=0（乙 类工作状态） uo = 0V 动态时：
+USC T1
ic1
ui > 0V ui 0V
T1导通，T2截止 iL= ic1 ; T1截止，T2导通 iL=ic2
ui
iL RL T2
uo
在输出特性曲线上，正
好是三角形ABQ的面积，这
一三角形称为功率三角形。 要想PO大，就要使功率三角形的面积 大，即必须使Vom 和Iom 都要大。 最大输出功率
1 1 P0 ( VCC ) I CQ 2 2
电源提供的功率
1 PE 2

2
0
VCC
1 iC d (t ) 2
2
动态时
C
VCC
电容C很大
交流短路 电容两端电压不变 VC =VK=VCC/2
一般为保证输出稳定，要求： RL C >(5—10)/（2 fL ） （fL 为信号下限频率）
三、分析计算： （公式）
双电源功放VCC 单电源功放VCC /2
四、选管原则： （公式）
双电源功放VCC
单电源功放VCC /2
两管管耗
2 VCCVom Vom PT = PT1 PT2 ( ) RL 4
2
8. 2 乙类互补对称功放
（3）电源供给的功率PV
2VCCVom PV = Po PT RL
T1
+UCC
NPN型
ui
iL
2
当 Vom VCC 时， PVm
（4）效率
2 VCC RL
和电压放大电路相同 1）交直共存 2）直流能量被转换为交流能量 和电压放大电路不同 电压放大电路 提高信号幅度 3）任务 4）工作特点 输入小信号，信 号动态范围小， 有一定静态电流 图解法、小信号法 Av、Ri、Ro等
功率放大电路 提供大输出功率 输入大信号，信 号动态范围大， 静态电流接近于0 图解法 Po、PT、η 等
+24V
T7 T9
Re7 Re9 保险管 BX C5 R4 C4 RC8 Re10
ui
最大不失真输出电压时的输出功率
( Pomax =
VCC VCES 2 RL
)2
(VCC VCES ) 2 VCC 2 RL 2 RL
2
忽略VCES8. 2 Βιβλιοθήκη 类互补对称功放（2）管耗PT
1 PT1 = 2π 1 2π
1 2π
T1 ui
+UCC NPN型 iL
单个管子在半个周期内的管耗
5）分析方法 6）动态指标
8.1 功率放大电路的一般问题
无论功率放大电路还是电压放大电路，在负载上都同时存 在输出电压、电流和功率，称呼上的区别只不过是强调输出量 不同而已。
2. 要解决的问题
提高输出功率 提高效率 减小失真 管子的保护
8.1 功率放大电路的一般问题
3. 三种工作状态
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=0.64VCC处。 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式：
1 VCC Vom Vom ( ) RL 4
PT1max
VCC 0 .2 0.2PoM 2R L
2
4
功率BJT选择原则：
D2 R2
iL
UL
T2 RL
-UCC
8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
2.二极管偏置电路 波形特点： R1 D1 存在较小的静态电流 ICQ 、 IBQ 。每管导通时间大于半 ui 个周期，基本不失真。 D2 R2 iC iC T1
+UCC
iL
T2
UL
R
L
UCC /RE
-UCC
ib IBQ Q UCC uce
ic2
-USC
注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作。
8.2 乙类互补对称功放 3. 分析计算
（1）实际输出功率Po
Po = Vo I o Vom 2 V om 2 RL 2 RL Vom
2
T1 ui
+UCC
NPN型 iL T2 RL -UCC
uo
PNP型
最大不失真输出功率Pomax

2
0
VCC ( I CQ I Cm sin t )dt VCC I CQ
此电路的最高效率
P0 m 0.25 PE
甲类功率放大器存在的缺点：
• 输出功率小
• 静态功率大，效率低
8.1 功率放大电路的一般问题
5. 提高效率的途径
降低静态功耗，
即减小静态电流。
甲类电路静态电流较大， 消耗了大量功率。
NPN Vbe1
iL
T2
PNP Vbe2
RL -UCC
uo
8. 3 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类互补对称电路存在的问题
实际测试波形
8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
1.克服交越失真的措施：
静态偏置 2.二极管偏置电路
增加 R1、D1、D2、R2支路
+USC R1
D1 ui D2 T1 UL
iL
ICQ
8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
3.带前置放大级的功率放大器
4.计算
8.3.1 甲乙类双电源互补对称电路
5.VBE倍增偏置电路
克服交越失真电路中的 D1、D2两二极管可以用 UBE电压倍增电路替代。
+ I R1 I B B E B1 U
图中B1、B2分别接T1、 T2的基极。假设I >>IB，则
uo
T2
RL
uo
-UCC
8.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
1. 电路组成
特点： 1、采用正、负双电源供电 2、由一对NPN、PNP特性相同的 互补三极管组成 3、由三极管组成的射极输出器工作在乙类状态
4、输入输出不加隔直电容。
5、这种电路也称为OCL互补功率放大电路。 互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支； 两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。
*8.4 集成功率放大器
8.1 功率放大电路的一般问题
功率放大电路： 向负载提供功率的放大电路。
功率放大器的作用： 用作放大电路输出级，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。 例： 扩音系统
信 号 提 取
电 压 放 大
功 率 放 大
8.1 功率放大电路的一般问题
1. 功率放大电路的主要特点
VCE
R1 R2 VBE R2
VBE可认为是定值 合理选择R1、R2大小，B1、B2间 便可得到 UBE 任意倍数的电压。
R2 -
B2
6. 改进后的OCL准互补输出功放电路：
T1：电压推动级（前置级）
T2、R1、R2：UBE扩大电路
ui
T1 T3
+VCC
R1 R2 U CE 2 U BE 2 R2 合理选择R1、R2大小，b3、b5间 便可得到 UBE2 任意倍数的电压。
五、存在问题：
K点电位受到限制。
8.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
六、实用单电源电路
调整R1、R2阻值 的大小，可使
1 VK VCC 2
此时电容上电压
1 VC VCC 2
D1 、 D2使b1和b2之间 的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真
8.4 集成功放 特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适
T2
PNP型
RL -UCC
uo
Po Vom = PV 4 VCC
当 Vom VCC 时，

4
78.5 %