模拟电子技术基础课件第27讲 功率放大电路
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模拟电子技术基础--功率放大电路44页PPT
模拟电子技术基础--功率放 大电路
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡
《功率放大电路 》课件
《功率放大电路》 PPT课件
xx年xx月xx日
• 功率放大电路概述 • 功率放大电路的工作原理 • 功率放大电路的设计与实现 • 功率放大电路的常见问题与解决
方案 • 功率放大电路的发展趋势与展望
目录
01
功率放大电路概述
定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：功率放大电路是一种电子电路，其主要功能是将微弱的输入信号放大 至足够大的功率，以满足各种应用需求。其主要特点包括高输出功率、高效率、 良好的线性度和稳定性等。
功率放大电路的效率问题
01
功率放大电路的效率直接影响到能源利用率和设备发热情况。
02
功率放大电路的效率是指在输出功率中有效功率所占的比例。
如果效率不高，会导致能源利用率低，设备发热严重。
解决方案： 采用高效功率放大器件和拓扑结构减小能量损耗。
05
电流连续工作模式，晶体管在整个信号周期内均 处于导通状态，适用于低频信号放大。
乙类功率放大电路
采用两个晶体管分别放大正负半周期信号，以实 现功率放大，适用于高频信号放大。
3
甲乙类功率放大电路
结合甲类和乙类放大电路的特点，晶体管在信号 正负半周期内导通，适用于一般信号放大。
功率放大电路的效率分析
01
失真
由于非线性效应引起的输出信 号畸变程度。
带宽
表示功率放大电路能够正常工 作的频率范围。
03
功率放大电路的设计与实 现
功率放大电路的设计原则
效率优先
设计时应优先考虑效率，确保电路在放大信 号的同时，尽可能减少能量损失。
线性度
在放大过程中，应保持信号的线性关系，避 免失真。
稳定性
为避免自激振荡，电路设计应确保功率放大 电路的稳定性。
xx年xx月xx日
• 功率放大电路概述 • 功率放大电路的工作原理 • 功率放大电路的设计与实现 • 功率放大电路的常见问题与解决
方案 • 功率放大电路的发展趋势与展望
目录
01
功率放大电路概述
定义与特点
总结词：基本概念
详细描述：功率放大电路是一种电子电路，其主要功能是将微弱的输入信号放大 至足够大的功率，以满足各种应用需求。其主要特点包括高输出功率、高效率、 良好的线性度和稳定性等。
功率放大电路的效率问题
01
功率放大电路的效率直接影响到能源利用率和设备发热情况。
02
功率放大电路的效率是指在输出功率中有效功率所占的比例。
如果效率不高，会导致能源利用率低，设备发热严重。
解决方案： 采用高效功率放大器件和拓扑结构减小能量损耗。
05
电流连续工作模式，晶体管在整个信号周期内均 处于导通状态，适用于低频信号放大。
乙类功率放大电路
采用两个晶体管分别放大正负半周期信号，以实 现功率放大，适用于高频信号放大。
3
甲乙类功率放大电路
结合甲类和乙类放大电路的特点，晶体管在信号 正负半周期内导通，适用于一般信号放大。
功率放大电路的效率分析
01
失真
由于非线性效应引起的输出信 号畸变程度。
带宽
表示功率放大电路能够正常工 作的频率范围。
03
功率放大电路的设计与实 现
功率放大电路的设计原则
效率优先
设计时应优先考虑效率，确保电路在放大信 号的同时，尽可能减少能量损失。
线性度
在放大过程中，应保持信号的线性关系，避 免失真。
稳定性
为避免自激振荡，电路设计应确保功率放大 电路的稳定性。
模拟电子技术功率放大电路要点
集成电路
对于大功率放大，通常使用集成电路（IC） 。选择合适的IC型号，需要考虑其内部电路
结构、增益、带宽、散热性能等因素。
设计偏置电路和保护电路
要点一
偏置电路
为了使放大器在静态工作点上运行，需要设计偏置电路 。这通常包括设置基极和发射极的电压偏置，以确保晶 体管工作在饱和区。
要点二
保护电路
为了防止过电压、过电流等异常情况对晶体管和电路造 成损坏，需要设计保护电路。这可以包括过电压保护、 过电流保护和过热保护等措施。
进行测试
根据测试方程，进行实际测试。
分析结果
根据测试结果，分析电路的性能指 标。
波形法
观察信号波形
通过示波器等仪器观察信号波形。
分析波形参数
根据观察到的波形，分析信号的幅度、频率 等参数。
判断电路性能
分析产生波形的原因
根据波形参数，判断电路的性能指标。
根据观察到的波形，分析产生波形的原因。
04
功率放大电路的设计方法
设计输入和输出匹配电路
输入匹配电路
为了使输入信号能够有效地被放大并传输到晶体管，需 要设计输入匹配电路。这通常包括阻抗匹配和信号缓冲 等措施。
输出匹配电路
为了使输出信号能够有效地被负载吸收并转换为所需功 率，需要设计输出匹配电路。这通常包括阻抗匹配和信 号缓冲等措施。
05
功率放大电路的调试与测试
应用
甲类功率放大电路通常用于音频功率放大和射频功率放大等领域。
乙类功率放大电路
特点
乙类功率放大电路的晶体管仅在输入信号的半个周期内导通，晶体管静态工作点设置在负载线的上端或下端， 具有较高的效率。
应用
乙类功率放大电路常用于音频功率放大和射频功率放大等领域。
功率放大电路PPT课件
知识清单
知识清单
2.LM386
LM386是一种小功率音频放大器，它外接元件少，功耗低，频率响应范围宽等。电源电压
使用范围为4～16V。图3-4（a）为管脚功能图、图3-4（b）为典型应用电路。
知识点精讲
【知识点1】甲类功率放大电路的计算
【例1】已知某甲类功率放大电路的 = 12, = 30, = 8Ω，求输出功率 ，变压比
知识点精讲
【解】本题选B。
知识点精讲
下列描述OCL和OTL功放电路功能不正确的是
（ ）
A.都能实现功率放大功能，都能消除交越失真
B.OCL电路采用双电源，电路结构复杂，OTL功放电路结构简单，便于集成
C.OCL功放电路广泛应用于一些高级音响设备中
D.LM386集成功放的内部为OTL电路
【分析】乙类OCBiblioteka 和OTL功放电路都存在交越失真，但在对称的功放管前加上偏置电路，为功
内半周导通，半周截止。
（3）甲乙类:Q点位置略高于乙类，但低于甲类。当输入正弦信号时，功放管导通大于半
周。
知识清单
二、甲类功率放大电路
1.电路特点:非线性失真小，但静态电流较大，晶体管消耗的功率大，效率低。输入与输出
均采用变压器耦合，输出变压器的作用一方面隔断直流耦合交流，另一方面变换阻抗，使负载
采用一个正电源和一个负电源供电，发射极输出，直接耦合。
2.输出功率
1 2
≈
/
2
3.实用电路为克服交越失真，电路需设置静态工作点，使功放管处于微导通状态。选用功放管
时，极限参数应满足:
> 2 , >
, > 0.2
功率放大电路PPT课件
在 vom2Vcc0.6V 4cc 处，将Vom=0.64VCC代入PT表达
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏 置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏 置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
《功率放大电路》PPT课件
V1 基极电位进一步提高，进 入良好的导通状态；
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，进入
良好的导通状态。从而克服
死区电压的影响，去掉交越
失真。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式称为
“甲乙类放大” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
ie1
(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
负半周，VB下降，V1截止，V2 基极电位进一步降低，进入
良好的导通状态。从而克服
死区电压的影响，去掉交越
失真。
+UCC
R1 V1
V1
B
UL
ui V2
iL
R2
V2 RL
-UCC
两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式称为
“甲乙类放大” 。
HOME
甲乙类放大的波形关系：
b ib V1
V2
ic1 1ib ,
ib2
e
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(1
1)ib ,
ic2 2ib2 ,
e
ic ic1 ic2 1 2 (1 1) ib
HOME
方式二：
e
e
b ib V1 V2
ic c
ib b
c ic
复合管构成方式很多。不论哪种等效方式，等效 后晶体管的性能确定均如下：
Po 18.1 55.7%
PU 32.5
HOME
(2) 在最大输出功率时，最大输出电压为24V。
Pom
1
U
2 CC
2 RL
1 24 36W 28
PUm
2
U
2 CC
RL
2 242
8
45.8W
PV = PU – Po= 45.8 - 36 = 9.8W (此时两管的功耗并
电压，又要输出大电流。 2。两者都放大信号，但前者要输出大电流，所以 对器件要求高，即耐压高，电流大，包括对三极 管，电阻，电容等。 2。后者对电源转换效率要求不高，因为输出功率 较小，所以电源本身功耗不大，一般可以不考虑 功率损耗。而前者对电源要求高，电路设计中要 提高能量转换效率。
模拟电子技术基础课件——功率放大电路
RL
Pom VCC UCES
PV 4 VCC
若忽略UCES：
PV 2 VCC 2
RL
78.5%
4
四、 OCL电路中晶体管的选择 一、最大管压降
uCE max 2VCC UCES
UCE max 2VCC
二、集电极最大电流
I C max
I E max
VCC UCES RL
78.5%
4
两种互补功率放大电路性能指标的比较：
OCL电路
Pom
U
2 om
(VCC
UCES )2
RL
2RL
OTL电路
Pom
U
2 om
(1 VCC 2
UCES )2
RL
2RL
Pom
U
2 om
V2 CC
RL 2RL
Pom
U
2 om
V2 CC
RL 8RL
78.5%
4
78.5%
4
略大于T1管和T2管 开启电压之和。两 只管子均处于微导 通状态。
通过调节R2使UE为 VCC/2，即电容电压 为VCC/2 。
ic1 ic2 iL 0
二、工作原理
动态： D1、D2的动态电阻很小， R2的阻值也较小。
uB1 uB2 ui
ui处在正半波:
ui 0
uBE1
uBE2
iC1 iE1 iC2 iE2
动态： D1、D2的动态电阻很小， R2的阻值也较小。
uB1 uB2 ui
ui处在正半波:
ui 0
uBE1
uBE2
iC1 iE1 iC2 iE2
iL iE1
uO ui
(模电)功率放大电路课件
uCE
ICQ
VCC uCE
Q3
互补对称功率放大器的类型
互补对称功放的类型
双电源电路 又称OCL电路 （无输出电容） 又分乙类、甲乙类 两种
单电源电路 又称OTL电路 （无输出变压器） 又分乙类、甲乙类 两种
5.2 乙类互补对称功率放大电路
互补对称结构：
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；
Ｔ １
D1 D2
uo
RL
Ｔ ２
R2
－ CC
V
二. 甲乙类单电源OTL互补对称电路
基本原理 . 单电源供电；
R8 R1 T3 R2 RW ui R6 T4 R5 T2 RL UP + VCC T1 C uO
. 输出加有大电容。
（1）静态偏置
调整RW阻值的大 小，可使
1 U P VCC 2
此时电容上电压
PE = Po PT
4.效率
2VCCUom RL
2 VCC RL
2
当 U V 时， PEm om CC
最高效率max
Po Uom = PE 4 VCC
max Uom VCC 时，
4
78.5 %
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
一. 甲乙类双电源OCL互补对称电路 基本原理
本章小结
1．功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输出 电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功率 和效率。 2．为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲乙 类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放大 器理论上的最大输出效率可以达到78.5％。 3．互补对称功率放大器的几种主要结构： OCL（双电源）——乙类 甲乙类。 OTL（单电源）——乙类 甲乙类。 4． LM386是通用型集成功率放大器,让学生利用LM386制作迷你 音箱并掌握其电路原理，学习装配、焊接、调试的基本操作技 能。
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讨论一
1. 指出图中放大电路部分； 2. 说明电路中是否引入了级间反馈，是直流反馈还是交流反馈，若为交流 负反馈则说明其反馈组态； 3. 最大输出功率和效率的表达式； 4. 说明如何估算在输出最大功率时输入电压的有效值； 5. 说明D1～D3和RW的作用，C1～C4的作用； 6. 说明哪些元件构成过流保护电路及其原理。
（2）OTL电路
因变压器耦合功放笨重、自身损耗大，故选用OTL电路。 输入电压的正半周： ＋VCC→T1→C→RL→地 ＋ C 充电。 输入电压的负半周： C 的 “＋”→T2→地→RL→ C “ －” C 放电。 VCC (VCC 2) U CES 静态时， uI U B U E U om 2 2 C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。 OTL电路低频特性差。
讨论二：图示各电路属于哪种功放？
讨论三：出现下列故障时，将产生什么现象?
T2、T5的极限参数： PCM＝1.5W，ICM＝600mA，UBR（CEO）＝40V。 1. R2短路；
2. R2断路；
3. D1短路； 4. D1断路； 5. T1集电极开路。
清华大学 华成英 hchya@
第二十七讲 功率放大电路
一、概述 二、互补输出级的分析计算
一、概述
1. 功率放大电路研究的问题
om om
2 U om （1） 性能指标：输出功率和效率。 P om RL 若已知U ，则可得P 。
最大输出功率与电源损耗的平均功率之比为效率。 （2） 分析方法：因大信号作用，故应采用图解法。 （3） 晶体管的选用：根据极限参数选择晶体管。 在功放中，晶体管通过的最大集电极或射极电流接近 最大集电极电流，承受的最大管压降接近c-e反向击穿电 压，消耗的最大功率接近集电极最大耗散功率。称为工 作在尽限状态。
2. 效率
(VCC U CES ) 2 Pom 2 RL
1 πVCC U CES PV sin t VCC d( t ) π 0 RL 2 VCC (VCC U CES ) π RL
π VCC U CES 4 VCC
3. 晶体管的极限参数
VCC iC max I CM uCE max 2VCC UCEO(BR) RL
在输出功率最大时，因管压降最小， 故管子损耗不大；输出功率最小时，因 集电极电流最小，故管子损耗也不大。 管子功耗与输出电压峰值的关系为 U OM 1 π PT 0 (VCC U OM sin t ) RL sin td t 2 π PT对UOM求导，并令其为0，可得 U OM
4. 功率放大电路的种类
（1）变压器耦合功率放大电路 单管甲类电路
适合做功放吗？
① 输入信号增大，输出功率如何变化？ ② 输入信号增大，管子的平均电流如何变化？ ③ 输入信号增大，电源提供的功率如何变化？效率如何变化？
乙类推挽电路
iB
0
u BE
U om
VCC U CES 2
信号的正半周T1导通、T2截止；负半周T2导通、T1截止。 两只管子交替工作，称为“ 推挽 ”。设 β为常量，则负载 上可获得正弦波。输入信号越大，电源提供的功率也越大。
二、互补输出级的分析估算
求解输出功率和效率的方法: 在已知RL的情况下，先求出Uom，则 然后求出电源的平均功率，
2 U om Pom RL
PV I C(AV) VCC
效率
Pom PV
1. 输出功率
U om VCC U CES (VCC U CES ) 2 Pom 2 RL 2
2 VCC 0.6 VCC π
将UOM代入PT的表达式，可得
2 VCC PTmax 2 π RL
2 VCC 2 若U CES 0，则Pom ，PTmax 2 Pom 0.2Pom 2RL π
因此，选择晶体管时，其极限参数 VCC I CM iC max RL U CEO(BR) uCE max 2VCC 2 VCC P P CM T max 0.2 2 RL
（3） OCL电路
静态时，UEQ＝ UBQ＝0。 输入电压的正半周： ＋VCC→T1→RL→地
＋
输入电压的负半周： 地→RL →T2 → －VCC
U om VCC U CES 2
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
（4）BTL电路
①是双端输入、双端输 出形式，输入信号、负 载电阻均无接地点。 ②管子多，损耗大，使 效率低。
输入电压的正半周：＋VCC→ T1 → RL→ T4→地
输入电压的负半周：＋VCC→ T2 → RL→ T3→地
U om VCC 2U CES 2
几种电路的比较
变压器耦合乙类推挽：单电源供电，笨重，效率 低，低频特性差。 OTL电路：单电源供电，低频特性差。 OCL电路：双电源供电，效率高，低频特性好。 BTL电路：单电源供电，低频特性好；双端输入 双端输出。
2. 对功率放大电路的要求
（1）在电源电压一定的情况下，最大不失真输出电压最 大，即输出功率尽可能大。 （2）效率尽可能高，因而电路损耗的直流功率尽可能小， 静态时功放管的集电极电流近似为0。
3、晶体管的工作方式
（1）甲类方式：晶体管在信号的整个周期内均处于导通状态 （2）乙类方式：晶体管仅在信号的半个周期处于导通状态 （3）甲乙类方式：晶体管在信号的多半个周期处于导通状态