第五章 功率放大电路
高频电子线路(第五章 高频功率放大器)
高频功率放大器和低频功率放大器的共同 特点都是输出功率大和效率高。
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（3）高频功率放大器的种类
谐振功率放大器（学习重点）
特点是负载是一个谐振回路，功率放大增益可
以很大，一般用于末级； 不易于自动调谐。
宽带功率放大器（了解即可）
特点是负载是传输线变压器，可在很宽的频带
工作状态 甲类 乙类 甲乙类 丙类 丁类 半导通角 c=180° c=90° 90° ＜c＜180° c＜90° 开关状态 理想效率 50% 78.5% 50%＜h＜78.5% h＞78.5% 负 载 电阻 推挽，回路 推挽 选频回路 选频回路 应 用 低频 低频，高频 低频 高频 高频
90%~100%
由于这种周期性的能量补充，所以振荡回路能维持振 荡。当补充的能量与消耗的能量相等时，电路中就建立起 动态平衡，因而维持了等幅的正弦波振荡。
34
问题二：半流通角θc通常多大合适?
如果θc取值过大，趋向甲类放大器，则效率 太低； 如果θc取值过小，效率虽然提高了，但输出 功率的绝对值太小（因为iC脉冲太低）； 这是一对矛盾，根据实验折中，人们通常 取
gC (vB VBZ )(当vB VBZ )
外部电路关系：
vB VBB Vbm cos t
v C V CC V cm cos t
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（4）对2个问题的解释
问题一（可能会引起同学们困惑的问题）
为什么iC的波形时有时无,而输出的波形vo却能
是连续的?
问题二（有的题目已知条件不给θc,而解题 中又需要θc ）
通过LC回路,滤去无用分量，只留下 Icm1cosωt分量
第五章低频功率放大电路习题及答案
第五章低频功率放大电路一、填空题1、以功率三极管为核心构成的放大器称__________ 放大器。
它不但输出一定的_________ 还能输出一定的_______ ，也就是向负载提供一定的功率。
2、功率放大器简称_____ 。
对它的要求与低频放大电路不同，主要是：__________ 尽可能大、_______ 尽可能高、 _______ 尽可能小，还要考虑_________ 管的散热问题。
3、功放管可能工作的状态有三种：______ 类放大状态，它的失真_______ 、效率___ ；_____ 它的失真 ______ 、效率 ______ 。
4、功率放大电路功率放大管的动态范围大，电流、电压变化幅度大，工作状态有可能超越输出特性曲线的放大区，进入 ___________ 或 __________ ，产生______ 失真。
5、所谓“互补”放大器，就是利用________ 型管和 _____ 型管交替工作来实现放大。
6、OTL电路和OCL电路属于 ____ 工作状态的功率放大电路。
7、为了能使功率放大电路输出足够大的功率，一般晶体三极管应工作在 ______ 。
8、当推挽功率放大电路两只晶体管的基极电流为零时，因晶体三极管的输入特性_______ ，故在两管交替工作时产生 _______ 。
9、对于乙类互补称功放，当输入信号为正半周时，_________ 型管导通， ______ 型管截止；当输入信号为负半周时， ______ 型管导通，________ 型管截止；输入信号为零（Ui=O ）时，两管 ____ ，输出为________ 。
10、乙类互补对称功放的两功率管处于偏置工作状态，由于电压的在存在，当输入信号在正负半周交替过程中造成两功率管同时―, 引起 _________ 的失真，称为_____ 失真。
11、功率放大器按工作点在交流负载线上的位置分类有：__________ 类功放、___________类功放和 ___________ 类功放电路。
互补推挽功率放大电路
功率放大电路
为消除交越失真，可给T1、T2一很小的偏置电压，使 其在静态时处于微导通状态。
+VCC
Rc
D1
T1
ui
D2 T3
T2 RL
+ uo −
Re
−VEE
二极管提供偏置
Rc1
R1 T4
R2 UBE4
ui
T1
+VCC
T2 +
T3 RL uo −
−VEE
UBE倍增电路提供偏置
第五章 基本放大电路
功率放大电路
功率放大电路
LM386接线图
调增益
输入
R1
C1
+VCC
1
8
2(-)
7
单电源供电的 隔直电容
3(+) 4
去耦防自激
6
5 C2
2.1pF
C3
R2 10
220μF RL
C4 0.047μF
容性负载抵消 部分感性负载
功率放大电路
iC
Q VCCuCE
IC1= IC2= 0， UCE1=UCE2=VCC uo= 0
第五章 基本放大电路
（2）工作原理
当ui 处于正半周时，T1导通，T2 截止，电流iC1通过负载RL。
当ui为负半周时，T2导2轮流导通，在负载RL上合 成一个完整的不失真波形。
集成功率放大器
R中点为 差模地
7 去耦
差动输 入级
1k
Auf
1 F
R
R2 2 Rf
15
增益 设置
150 1.35k
Rf
T2 R
T3
15k
-2 输入
第五章 功率放大电路
V C（ C V
CC U CE (sat)） RL
2.2W
m
π 4
V CC
U CE(sat) V CC
65％
5.2.2 OTL电路
1 、 OCL 电 路 线 路 简 单 、 效率高，但要采用双电源供电， 给使用和维修带来不便。
2、采用单电源供电的互 补对称电路，称为无输出变压 器（Output transformerless）的 功放电路，简称OTL电路，如 图5.2.5所示。其特点是在输出 端负载支路中串接了一个大容 量电容C2。
第五章 功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 集成功率放大器 *5.4 功率管的安全使用
教学目标
1、了解功放电路特点、分类、对功放电路要求。熟悉低频
功放电路主要技术指标。
2、熟悉OCL、OTL电路组成、工作原理、性能参数估算方
法。
3、掌握交越失真产生原因、消除交越失真方法。 4、掌握复合管组成原则。
教学目标
5、熟悉常用集成功率放大器（LA4102、LM386、TDA2030
等）引脚功能，了解其主要技术指标。熟悉集成功放应用电 路组成、外接元器件作用，会估算闭环增益。
6、选学BTL电路原理及其由集成功放构成的应用电路。
7、选学功放管二次击穿和热致击穿现象及其保护措施，功
放管等功率器件散热计算及散热片的选择。
2、功放管的最大耐压U（BR）CEO 当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电
压为2VCC。故
U (BR)CEO 2VCC
3、功放管的最大集电极电流
I
CM
VCC RL
4、选择示例
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。
功率放大电路
授课教师：徐升鹏
项目：功率电路制作
2020/5/16
2
第五章 功率放大电路
§ 5.1 功率放大电路的一般问题 § 5.3 乙类双电源互补对称功放电路 § 5.4 甲乙类互补对称功放电路 § 5.5 集成功率放大器
引言
多级放大电路:
几级放大电路的串联构成的电路
多极放大电路中，输出的信号往往需要送到 负载，去驱动一定的装置，或驱动执行装置， 通常采用的就是功率放大电路。
引言
本章的主要内容就是由晶体管BJT组成的 功率放大电路。
前面所讨论的放大电路主要用于增强电压 幅度或电流幅度，因而相应地称为电压放大 电路或电流放大电路。强调的是不同的输出量。
2020/5/16
5
§ 5.1 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。
T2 RL
-VCC
甲乙类双电源互补对称功放电路OCL
1.克服交越失真的措施：
+VCC
电路中增加 R1、D1、D2、R2
R1
T1
支路
D1
静态时: T1、T2两管发射 结电位分别为二极管
D1、 D2的正向导通压 降，致使两管均处于
微弱导通状态.
vi D2 R2
VL iL T2 RL
在负载上静态时电流为零，电压为零。 -VCC
集成功放LM384： 生产厂家：美国半导体器件公司 电路形式：单电源 输出功率：8负载上可得到5W功率 电源电压：最大为28V
集成功放 LM384管脚说明:
14 -- 电源端（ Vcc）
3、4、5、7 -- 接地端（ GND） 10、11、12 -- 接地端（GND）
05第五章、功率放大电路
•
•
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
一、交越失真 由于三极管输入特性有门槛电压，特性开始部分非线性又比较 严重，在两管交替工作点前后，出现一段两管电流均为零因而负载电流和电压均 为零的时间，使输出波形出现了“交越失真”。 二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路 1.电路组成及电路工作原理：在两管的基极之间产生一个合适的偏压，使它们处 于微导通状态，两管各有不大的静态电流，电路工作在甲乙类，由于iL=iC1-iC2 ， 输出波形接近于正弦波，基本上可以实现线性放大。 2.性能指标计算及选管原则（同乙类功放） 三、甲乙类单电源互补对称功放：（OTL） 1.电路组成及分析： 它与OCL电路的根本区别在于输出端接有大电容C。就直流而言， 只要两管特性相同，Ｋ点的电位ＶK=Vcc/2，而大电容C 被充电 到ＶC=ＶK=Vcc/2 。就交流而言，只要时间常数;RLC比输入信号 的最大周期大得多，电容上电压可看作固定不变，而C对交流可 视为短路。这样，用单电源和C 就可代替OCL电路的双电源。T1 管上的电压是Vcc 与VK 之 差，等于Vcc/2 ，而T2 管的电源电压 就是0与ＶK 之差，等于Vcc/2 。OTL电路的工作情况与OCL电路 完全相同。但是在用公式估算性能指标时，要用Vcc/2代替 。 2.选管原则:(同双电源互补对称功放)原公式中Vcc用Vcc/2替代。 3.带自举的单电源互补对称电路
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2.直流电源供给的功率 直流电源供给的功率是指一个周期内的平均功率。直流电源供给的功率，一 部分转换为负载所需的交流功率，还有一部分被功率管消耗。 3.转换效率 η=Ｐo/Ｐv=3.14×Ｖom/(4Ｖcc) 在理想情况下,当Ｖom=Ｖcc时，效率为78.5%。 4.管耗 ＰT=ＰT1 +ＰT2=ＰV -Ｐo=2(ＶCC·Ｖom/π-Ｖom·Ｖom/4)／ＲL 四、功率放大电路放大管三种工作状态 甲类、乙类、甲乙类
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指能够将输入信号的功率放大的电路。
在现代电子设备中，功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理，帮助读者更好地理解其工作原理。
首先，功率放大电路的基本结构包括输入端、输出端和放大器。
输入端接收输入信号，经过放大器放大后，输出到输出端。
放大器是功率放大电路的核心部件，它能够将输入信号的功率放大到一定的水平，以满足实际应用的需求。
在功率放大电路中，放大器通常采用晶体管、场效应管等器件。
这些器件能够根据输入信号的变化，控制电流或电压的变化，从而实现对输入信号的放大。
在放大器中，通常还会加入负载电阻、耦合电容等元件，以提高放大器的稳定性和线性度。
功率放大电路的工作原理可以通过以下步骤来解释，首先，输入信号经过输入端进入放大器，放大器根据输入信号的变化，控制输出端的电流或电压变化；其次，输出端的信号经过负载电阻等元件，最终输出到外部电路。
在这个过程中，放大器起到了将输入信号功率放大的作用。
在实际应用中，功率放大电路通常需要满足一定的性能要求，比如输出功率、频率响应、失真度等。
为了实现这些性能要求，设计功率放大电路需要考虑放大器的工作点、负载匹配、反馈电路等因素。
通过合理的设计，可以使功率放大电路达到较好的性能指标。
除了单级功率放大电路外，还有级联放大、并联放大等多种功率放大电路结构。
这些结构能够根据实际应用的需求，灵活地组合使用，以满足不同的功率放大要求。
总的来说，功率放大电路是现代电子设备中不可或缺的部分，它能够将输入信号的功率放大到一定水平，满足实际应用的需求。
通过合理的设计和优化，可以使功率放大电路达到较好的性能指标，为各种电子设备的正常工作提供保障。
综上所述，功率放大电路的工作原理是基于放大器对输入信号功率的放大，通过合理的设计和优化，能够实现对输入信号的有效放大，满足实际应用的需求。
希望本文能够帮助读者更好地理解功率放大电路的工作原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
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电子技术基础
思 考 题 1. 乙类互补推挽功率放大器产生交越失真的原因 是什么？怎么克服交越失真？
2. 为什么说前置级为运放的功率放大电路交越失 真很小？
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电子技术基础
5.3
5.3.1
功率器件与散热
双极型功率晶体管（BJT）
1. 功率管的选择
极限参数应满足(在互补推挽功率放大电路中)
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电子技术基础
思 考 题 1. 功率放大器的作用是什么？对它有那些要求？ 它与电压放大电路有那些区别？ 2. 试说明甲类、乙类、甲乙类功率放大器的区别？
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电子技术基础
5.2
5.2.1 +VCC iC1
互补推挽功率放大电路
乙类互补推挽功率放大电路 电路特点：
T1 + ui _
iO
T1 + ui _
+
T2 iC2
_
RL
uO _
VCC
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电子技术基础
两个电源供给的总电源功率 +VCC iC1 iO
T1
（3）能量转换效率
+ ui _
+
T2 iC2
_
RL
uO _
VCC
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电子技术基础
T1
当
+VCC iC1 iO
时 + ui _
+
T2 iC2
_
RL
uO _
VCC
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+ VCC
R1
+ uI _
_ +
A
D1
T1
+ T2 R L
_
D2
R4
uO _
(2) 电路的稳定性高。
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VCC
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电子技术基础
3. 电路的闭环电压增益 Auf≈－R2/R1 R3
·
R2 i3 iB1 iB2 i4
+ VCC
R1
+ uI _
_ +
A
D1
T1
+ T2 R L
_
D2
R4
uO _
VCC
电子技术基础
5 功率放大电路
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电子技术基础
单级电压放大电路存在的问题， 多极放大电路的末级或末前级设置功率放大电路 原因：UO IO PO 能量不一定足够大
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放 大电路。它一般直接驱动负载，带负载能力强。
5.1 功率放大电路的一般问题（特点及分类）
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A T2
_
输出信号
+
RL VCC
uO _
uO≈ui
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电子技术基础
iC
乙类互补推挽电路工作情况
Uopp=2(VCC – UCES)
Q 0 UOPP 0
uCE
iC
uCE
T1通
t
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T2通
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电子技术基础
2. 主要指标计算 设 T1 + ui _
+VCC iC1 iO + RL uO _
电子技术基础
电子技术基础
1．特点
（1）要有尽可能大的输出功率
（2）效率要高
（3）非线性失真要小
（4）要加装散热和保护装置
（5）要用图解法分析
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电子技术基础
二．功放工作状态分类
根据晶体管的静态工作点的位置不同分：
(1) 甲类放大电路
iC
静态工作 点位置
iC1 ICQ uCE 0
集电极电 流波形
+VCC
iC1 T1
T3
D1
D2 T2
_ 上页 下页
iO + RL iC2 VCC
退出
二极管提供偏压，使 T1、T2微导通状态
RC
uO _
电子技术基础
2. 利用扩大电路实现偏置 R1 图中
+ VCC
T1
R2 T3 R3 R4
_ 上页 下页
+
uI _
+
T2 RL uO _
VCC
退出
电子技术基础
5.2.3
上页
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退出
电子技术基础
(2) 甲乙类放大电路
iC 静态工作 点位置 集电极电 流波形 iC2
π < < 2π
QA
0 uCE
ICQ 0
π 2π 3π ωt
特点：
a. 静态功耗较小 b. 能量转换效率较高
c. 输出失真较大 d. 放大管的导通角π<θ <2π
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电子技术基础
(3) 乙类放大电路
退出
电子技术基础
3. 电路存在的主要缺陷 存在交越失真 +VCC iC1 iO
a. 失真的原因
晶体管存在死区电压。
T1 + ui _
+
T2 iC2
_
b. 失真的现象
当ui较小时，管子T1、T2都截止
RL
uO _
VCC
输出电流出现一段“死区 ”
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电子技术基础
iB
0
iC uBE
0
输出信号
iC 静态工作 点位置 集电极电 流波形
iC3
=π
QA
0
特点： a. 静态功耗 b. 能量转换效率高
uCE
0
π
2π
3 π ωt
c. 输出失真大 d. 放大管的导通角θ =π
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电子技术基础
乙类和甲乙类放大虽然减小了静态功耗，提高了效 率，但都出现了严重的波形失真，因此，既要保持 静态时管耗小，又要使失真不太严重，这就需要在 电路结构上采取措施。互补对称功放电路
甲类放大电路的效率是较低的，可以证明， 即使在理想情况下，甲类放大电路的效率最高也 只能达到50%。
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电子技术基础
（3）提高效率的主要途径是减小静态电流从 而减少管耗。
静态电流是造成管耗的主要因素，把静态工作点Q向 下移动，使信号等于零时电源输出的功率也等于零 （或很小），这样电源供给功率及管耗都随着输出功 率的大小而变，改变了甲类放大时效率低的状况。
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功放电路是在 大信号下工作， 为了获得大的功率 所以不可避免 （4）电路的分析方法不同 输出，要求功放管 地会产生非线 的电压和电流都有 电压放大电路：图解法、微变等效电路法 性失真，这就 足够大的输出幅度， 功率放大电路：图解法 使输出功率和 功放电路 管子往往在接近极 中，大量 非线性失真成 一.功率放大电路的特殊问题 限运用状态下工作。 为一对主要矛 的功率消 耗在集电 盾。 1 功率要大 结上，使 2 效率要高 效率是负载得 结温和管 到的信号功率 壳温度升 3 失真要小 与电源供给功 高。为了 率的比值。它 使管子输 4 散热要好 代表了电路将 出足够大 电源直流能量 的功率。 转换为输出交 流能量的能力. 上页 退出 下页
交越失真
t
0
ui
交越失真的产生
输入信号
在两个管子交替工作区域出 现的失真称为交越失真
t
Байду номын сангаас上页 下页 退出
电子技术基础
4. 克服交越失真的常用方法
给功率管（T1和T2）一定的直流偏置，使其工 作于微导通状态，即甲乙类工作状态。
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电子技术基础
5.2.2 甲乙类互补推挽电路 RE 1. 利用二极管提供偏压 + uI _
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电子技术基础
说明：功率与电压放大电路的区别 （1）本质相同 放大电路中，输出到负载上的电量都同时存在输出电 压、电流和功率，但在不同场合及不同要求下须强调 的输出量不同。电压放大电路或电流放大电路主要用 于增强电压幅度或电流幅度。功率放大电路主要输出 较大的功率。但无论哪种放大电路，从能量控制的观 点来看，放大电路实质上都是能量转换电路。因此， 功率放大电路和电压放大电路没有本质的区别。均是 利用T的电流放大作用，工作在放大区内，使信号放大。 称呼上的区别只不过是强调的输出量不同而已。
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电子技术基础
(4) 晶体管的耗散功率 +VCC iC1 iO 令
T1 + ui _
+
T2 iC2
_
RL
uO _
VCC
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电子技术基础
即当输出电压幅值为 +VCC iC1 iO
晶体管的管耗最大
最大管耗为
T1 + ui _
+
T2 iC2
_
RL
uO _
每只管子的最大管耗为
VCC
上页
下页
T1
uI
+ T2 RL uO _
_V
EE
5. 电路存在的缺陷——交越失真
当输入电压小于发射结死区电压时，输出电压为零。
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电子技术基础
克服交失真的方法： 给T1、T2的发射结加一定 的直流偏置，使其工在微 导通状态。
uI
R1 D1 D2
+VCC
T1
+
克服交失真 的互补电路
T2 RL
uO
_
R2
(4) 带载能力强
电子技术基础