甲乙类互补对称功率放大电路分析
(完整版)OCL,OTL,BTL,甲类,乙类,甲乙类各种放大电路的原理详解,优缺点分析,以及应用说明
OCL，OTL，BTL，甲类，乙类，甲乙类各种放大电路的原理详解，优缺点分析，以及应用说明清华大学张小斌（教授）一．OCL电路OCL（output capacitor less）的英文本意是说没有电容的输出级（这样可以使输出在低频时变得平滑），你一定认为这个称谓怪怪的，那是因为OCL不是最早的职业输出级电路而是最终的。
OTL（OCL从它发展而来）电路的标配有上一句所说的奇怪的电容。
OTL在后面谈论。
之所以说OCL是“最终的”是因为它是最迎合集成电路趋势的（集成电路中最容易制造的类型）。
OCL电路的基本形式如下图所示：它的最重要的特点是双电源，注意电源在集成电路中可不是什么难题。
正是这个双电源的结构特点让电容下岗了。
Ui作为输出信号，在正的时候T1管发生作用；在负的时候T2管发生作用。
于是能产生一个连续的输出，信号如右图所示。
但是，当信号的电压在-0.6V 到0.6V之间（以硅管为例），T1和T2管的导通就成了问题了，这种状况会造成信号输出的交越失真。
面对这个问题，我们只能设置合适的静态工作点，目的就是，在没有Ui时，T1和T2就已经微导通了，那么这个时候来一点点Ui就可以自由的让T1或T2导通。
这是个很有逻辑的想法。
见下面的电路：这个旨在消除交越失真的电路在从正电源+VCC经R1、D1、D2、R2到负电源——VCC 形成一个直流电流的旅行中，必然使T1和T2的两个基极之间产生电压，电压的大小等于两个二极管的压降之和。
这样T1和T2管就均处于微导通状态了。
这种结构稍显幼稚，我们在实际中喜欢采用（b）中的形式，学名Ube倍增电路（注意要是I2远大于Ib），意思是说，合理选择R3、R4的阻值，可以使Ub1、b2得到（1+R3/R4）Ube的直流电压。
为了增大T1和T2管的电流放大系数，减小前级的驱动电流，常采用复合管的架构，复合管前面已经由gemfield讨论过了。
现在就该讨论OTL的情况了，电路如下图：很明显的是，和OCL相比，它的特点是输出端多了个电容，而且是单电源供电。
第二节-互补对称式功率放大电路资料
π
RL
4= 78.5% 与OCL一样
25
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第二节 互补对称式功率放大电路
（3）功率三极管的极限参数 ▼ 集电极最大允许电流ICM
Icm
VCC
UCES RL
VCC RL
Icm
VCC
/ 2 UCES RL
VCC 2 RL
ICM
VCC 2 RL
▼ 集电极最大允许反向电压U(BR)CEO
3．对于OCL或OTL电路，当负载电阻 减小时，最大输出功率( 增加 ) 。 4．当功率管的饱和压降VCES增大时， 各 指 标 的 变 化 为 Pomax( 减小 ) ， ηmax( 减小 )。
ηmax =
pomax = π pVmax 4
V2 om max VCC2
28
第二节 互补对称式功率放大电路
（2）效率
当输出最大功率时，放大电路的效率等于最大输
出功率Pom与直流电源提供的功率PV之比。
PV =
VCC
×
1 π
π
0 Icmsinωtd(ωt) =
2VπCCIcm≈
2V2CC πRL
当忽略饱和管压降UCES 时，OCL乙类和甲乙类互补 对称电路的效率为
η=
Pom PV
≈
π 4= 78.5%
如果考虑三极管的饱和管压降UCES ，则OCL乙类和 甲乙类互补对称电路的效率将低于此值。
则：Vom
=
2 π VCC
0.6VCC
即VOm= 0.6VCC时PT1最大，所以每管的最大管耗为
PT1m
=
1 VCC2 π2 RL
0.2Pom
注：Pom
VCC2 2RL
甲乙类双电源互补对称功率放大电路
知识点： 甲乙类双电源互补对称 功率放大电路
甲乙类双电源互补对称功率放大电路
1.交越失真 由于BJT输入特性存在死区电压，
+VCC 工作在乙类的互补对称电路将出现
IP甲乙类双电源互补对称功率放大电路
1.交越失真
由于BJT输入特性存在死区电压，
+VCC 工作在乙类的互补对称电路将出现
O， ci ]
丁3
缺点： 偏
置电压不
静态时，在D］
宓D1
易调整
O
、
D,
Hale Waihona Puke D2上产生的压降 为T］、T2提供了
合适的偏压,
+
10RLVO
状使态之。处于微导通 )
~~ Vcc
'7
利用极管进行偏置的互补对称电路
IP甲乙类双电源互补对称功率放大电路
2.甲乙类双电互补对称电路
利用VBE扩大电路进行偏置的互补对称电路
模拟电子技术
交越失真。
_J T >克服交越失真的方法
是采用甲乙类（接近 ―T*"_』，|妃——j-->-0通v0 常乙可类利）用互二补极对管称或电路。
FnzBnE直扩。大电路进行偏
0
-VCC
毫 甲乙类双电源互补对称功率放大电路
2.甲乙类双电源互补对称电路
T3--前置放大级，
0
它的偏置电路未画出
优点： 克服了交越 失真！
知识点： 甲乙类双电源互补对称 功
率放大电路
第三章四互补对称功率放大电路
一个信号 状态 周期内导
通时间
工作特点
整个周 失真小，静态电流
甲类 期内导 大，管耗大，效率
通
低。
半个周 失真大，静态电流
乙类 期内导 为零 ，管耗小，
通
效率高。
甲乙 类
半个多 周期内 导通
失真大， 静态电 流小 ，管耗小，
效率较高。
图示
三、乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless) （一）电路组成及工作原理
U(BR)CEO＞2VCC=2×24V=48 V。 放大电路在最大功率输出状态时，集电极电流幅度达最大值
Icmm，为使放大电路失真不致太大，则要求功率管最大允许集电
极电流ICM满足ICM＞Icmm=VCC/RL=3A。
四、甲乙类互补对称功率放大电路 （一）甲乙类双电源互补对称功率放大电路
1、乙类互补对称功放的交越失真
2
4.7 / /5.1 2.2
111
Au2 (dB) 20 lg111 41(dB)
RL1 R3 / / Ri2 5.1/ /1.7 1.3k
总的电压增益： Au=Au1·Au2=(-9.6) ×(-111)=1066 A(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)=19.6+41=60.6(dB)
（三）甲乙类单电源互补对称放大电路 OTL电路： 1.电路组成
2.工作原理
当 ui > 0 时：V2 导通，C 放电，V2 的等效电源电压 0.5VCC。 当 ui < 0 时：V1导通，C 充电，V1 的等效电源电压 + 0.5VCC。 注意： 应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC 。
甲乙类互补对称功率放大电路分析[文字可编辑]
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一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真
在be 间输 入信号
静态工 作点Q
硅管的 门坎电压
灰色为三极管 处于截止的区域 , 在此区域内三极 管没有基极电流 i 产生。
B
单击此进入交越 失真原理演示
i
B
不是完整的+VCC
半个正弦T波N。PN
10
u i
0
u+ t
0
－i T PNP
RL
0色.5区V域以下)不(即产2－灰生ViBC。C
D
(3)静态Q点的稳定过程
R c3b1
+V
CC
T
1
D
1
+ C－
C1 R2
u
b
3
b2
D
2
V /2
CC
K
T2
T3
uo
R
L
电路中R 与T 、T 中点K
2
1
2
处连接起来可以起到稳定工
作点的作用。 稳定过程如下：
U K
↑→
U ↑→ B3
U ↓→
C3
U↓ K
i
RR
1
e3
Ce
(的使3)稳通其静定过基态负本工反不作馈受点把温度QUK的稳影定响下本。继来页续, 完
R1L .u电o 路形所式以在静态时应有
U BE1Q
=
U BE2Q
2.－消除交稍越大失于真0.5原V. 理
本继页续完
甲乙类互补对称功率静态放工大作电点路
一二、、乙甲类乙互类补双对电称源功互率补硅放对管大称的电放路大Q导的电,通管交路状子越(O态处失C。于L真微) iB /?A
1、电路形式
甲乙类单电源互补对称功率放大电路
模拟电子技术知识点：甲乙类单电源互补对称功率放大电路静态时，V K=V CC/2输出通过电容C与负载耦合，而不用变压器——OTL电路(OutputTransformerless) V CC/21.基本电路2.原理分析v i负半周-+充电+v i 正半周-+放电•只要R L C 足够大，电容C 就能起到电源的作用。
-2.原理分析v i 为负半周最大值时接近饱和CCK V v +≈2.原理分析•理想情况下，负载R L 两端得到的交流输出电压幅值V om ≈V CC /2v i 为正半周最大值时接近饱和≈=CES K V v 2.原理分析•在单电源互补对称电路中，计算输出功率、效率、管耗和电源供给的功率，可借用双电源互补对称电路的计算公式，但要用V CC /2代替原公式中的V CC 。
2.原理分析+V CC T 4T 7T 6T 1T 2R 2R 5R 3R L R 7u iu o T 5R 6T8D 1D 4T 3R 4R 1D 310k Ω( c )56D 2243R50μF C ( a )50μF C 21k Ω18Ω(+12V)例题图（b ）所示为某集成功率放大器的简化电路图。
已知输入电压为正弦波；三极管T 6、T 8的饱和管压降＝2V ；C 和C 2对交流信号均可视为短路。
填空：+V CC T 4T 7T 6T 1T 2R 2R 5R 3R L R 7u iu o T 5R 6T8D 1D 4T 3R 4R 1D 310k Ω( c )56D 2243R50μF C ( a )50μF C 21k Ω18Ω(+12V)例题2①为了驱动扬声器，将图(b)与图(a)、图(c)合理连接，可以增加一个元件，使电路正常工作；此时引入的交流负反馈的组态为，在深度负反馈条件下的电压放大倍数≈。
电压串联负反馈1+R 6/R=11-+-+++例题+V CC T 4T 7T 6T 1T 2R 2R 5R 3R L R 7u iu o T 5R 6T8D 1D 4T 3R 4R 1D 310k Ω( c )56D 2243R50μF C ( a )50μF C 21k Ω18Ω(+12V)例题2②D 2、D 3和D 4作为输出级偏置电路的一部分，作用是。
06 甲乙类互补推挽功率放大电路[5页]
![06 甲乙类互补推挽功率放大电路[5页]](https://img.taocdn.com/s3/m/ab16e355ac02de80d4d8d15abe23482fb4da0230.png)
+ 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
甲乙类互补对称功率放大电路
甲乙类互补对称功率放大电路甲乙类互补对称功率放大电路是一种常用于音频放大器中的电路设计。
它具有高效率、低失真等优点，被广泛应用于家庭影院、音响系统等场合。
本文将从以下几个方面详细介绍甲乙类互补对称功率放大电路。
一、甲乙类功率放大器的基本原理甲乙类功率放大器是由两个互补的晶体管组成，一个为NPN型晶体管（甲级），一个为PNP型晶体管（乙级）。
在输入信号为正半周时，只有甲级工作；在输入信号为负半周时，只有乙级工作。
这样就实现了信号的全波放大。
由于两个晶体管都能够进行导通和截止，因此能够充分利用晶体管的性能，达到高效率和低失真的效果。
二、甲乙类功率放大器的分类根据输出管的偏置方式不同，可以将甲乙类功率放大器分为固定偏置和动态偏置两种类型。
1.固定偏置：输出管的偏置电压是固定不变的。
这种方式简单可靠，但是会产生较大的静态功耗，因此效率较低。
2.动态偏置：输出管的偏置电压随着输出信号的变化而变化。
这种方式能够降低静态功耗，提高效率，但是需要更复杂的电路设计，容易产生交趾失真。
三、甲乙类互补对称功率放大电路的特点甲乙类互补对称功率放大电路是一种特殊的甲乙类功率放大器。
它具有以下几个特点：1.高效率：由于采用了互补对称结构，能够最大化地利用晶体管的性能，因此效率较高。
2.低失真：由于两个晶体管都能够进行导通和截止，因此可以实现完美的信号全波放大，减小失真。
3.抗干扰：采用了差分输入电路和共模反馈电路等技术，能够有效地抑制干扰信号。
4.稳定性好：采用了负反馈电路和保护电路等技术，能够保证稳定可靠地工作。
四、甲乙类互补对称功率放大电路的应用甲乙类互补对称功率放大电路广泛应用于音频放大器中，特别是功率放大器。
它能够提供足够的输出功率，满足家庭影院、音响系统等场合的需求。
同时，由于具有高效率、低失真等优点，也被广泛应用于汽车音响、舞台音响等领域。
五、甲乙类互补对称功率放大电路的设计甲乙类互补对称功率放大电路的设计需要考虑以下几个方面：1.输入级：采用差分输入电路能够提高抗干扰能力和共模抑制比。
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引言 引言
由两个射随器组成的乙类互补对称电路 , 实际 并不能使输出很好地反映输入的变化。这是由于没 有直流偏置(即静态时UBEQ= 0 ) , 电路出现了一种称 为 “交越失真”的失真。要解决这个问题 , 必须使 用甲乙类互补对称电路。
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本 节 学 学 习 习 要 要 点 点 和 要 求
1、电路形式 2、消除交越失真原理 3、电路的改进 4、电路的分析计算
Re3 + R*1
T3 T1 NPN
+VCC
ui R 2
－ Rc3
++ T4 － + － －
T2 PNP
+
RL
uo
－
甲乙类双电源互补对称放大 电路(OCL)的输出功率Po ，管 耗PT ，电源输出功率 PV 和效 率 都与乙类互补对称功率放 大电路一样 , 自行参考第二节 的内容 ,这里不再赘述。 4.电路的分析计
D
Rc3 b1 D1 C1 R2 b2 D2
T3
+VCC
T1
VCC/2 K
+ －
T2
C
uo
RL
计算输出功率Po , 管耗PT, 电源输出功率PV和效率 ,必 须先分析推挽管T1、T2的CE 极等效电源电压的大小.
ui
b3
R1 Re3
Ce
3.电路的分析计 算
本页完 继续
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL)
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 ui=0 时，R1、R2分压使 二、甲乙类双电源互补对称放大电路 (OCL) 同时电源 +V 通过 T1对 CC T3、D1、D2 导通, D1、D2 能够去除“ -VCC” 的关 三、甲乙类单电源互补对称放大电路 (OTL) 输出电容 C 充电 , 使其左 + 的导通可以令T 、T 处于
o — =—·
Rc3 b1
1 U2om — Po = — · 2 RL
1 V2CC Pom — · — 8 RL 2 2 V U U om CC om PT = 2 PT 1 = RL 4 2p 2 VCC P VCCUom = PVm= 2pR R p L V L
1
ui 0
+
0 0
t
－
ui
t
iB
T2 PNP
－
uo t
0.5V以下(即灰 －VCC 色区域)不产生iB 。
0 0.5
t
0 u 交越失真图解 BE /V
t 本页完 继续
交越失真
iB /A Q, 管子处于微 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 硅管的 导通状态。 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 门坎电压 1、电路形式 2、消除交越失真原理
+ －
T2
C
uo
RL
(3)静态Q点的稳定过程 电路中R2与T1、T2中点K 处连接起来可以起到稳定工 作点的作用。 稳定过程如下：
UK↑→ UB3↑→ UC3↓→ UK↓
ui
b3
R1 Re3
Ce
(3)通过负反馈把 静态工作点U Q 稳定下来, K 的稳定 使其基本不受温度的影响。
本页完 继续
甲乙类互补对称功率放大电路
理 解 什 么 是 交 越 失 真
甲乙类OCL的电路特点及作用 甲 乙 类 O C L 的 工 作 过 程 甲乙类OTL电路的特点及优缺点 自 举 电 路 的 作 用
返回
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真
单击此进入交越 失真原理演示
+VCC
T1 NPN
0
+
－
ui
0
RL
+
RL
uo
－
－VCC
OCL 放大电路输出的功率大， 失真小，保真度高，因此广泛使 用在高保真放大电路中，如较高 档的音响等。 但它要使用两组电源，制造起 来电路较为复杂，且成本较高， 所以在要求不太高的电路中,通常 电路缺陷分析 使用单电源互补对称功率放大 ,以 降低成本和减少电路的复杂性。 本页完 继续
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 最后输出电流、 二、甲乙类双电源互补对称放大电路 (OCL) 电压和输出功率 反过来限制 受到限制 三、甲乙类单电源互补对称放大电路 (OTL)
iB /A Q, 管子处于微 一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 硅管的 导通状态。 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 门坎电压 1、电路形式 2、消除交越失真原理
静态工作点 甲乙类互补对称功率放大电路
通过增加了D1D2使两只推挽管不会产生交越失真
两管处于微导通
Re3 +
T3 T1 NPN
静态工作点 甲乙类互补对称功率放大电路
0 0.5
Re3 +
T3 T1 NPN
uBE /V
+VCC
D1
ui
－ Rc3
D2
T2 PNP
－VCC
消除交越失真的关键是要使两 只推挽管T1、T2 没有截止状态 , 即在静态时 , 两只管 应当处于微 导通区域，当有输入信号ui 加至 二、甲乙类双电源互补对 + 基极时，管子能立即导通放大。 称功率放大电路 OCL RL uo 所以在静态时应有 UBE1Q = UBE2Q 1. 电路形式 － 稍大于0.5V. 2.消除交越失真原理 本页完 继续
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真
灰色为三极管 处于截止的区域, 在此区域内三极 管没有基极电流 iB产生。
iB /A ui
+0.5V 0 -0.5V
RL + 单击此进入交越 失真原理演示
在be间输 静态工 入信号 作点Q
硅管的 门坎电压
+VCC iB不是完整的 半个正弦波。 T NPN
(1)Q点的确定
本页完 继续
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL)
1、基本电路 2、工作原理 uc1
0 t
D
T1正 偏导通
+VCC
单击此进入 OTL 原 理 演 示
Rc3 b1 D1
ui 0 ui
T3
VCC/2 K
+ －
T2
C
uo u o
iL RL
t R Re3 1 T2正 偏导通
b3
0
Ce
(2)交流工作过程和 输出电容C的作用。 ui>0(输入信号的正 半周)T2导通。T2的导 通令输出电容 C 有了 一 个放电通路,C的放 t 电电流反向通过 负载 RL , 形成电流iL , 同时 vi>0时 向负载输出功率Po 。 本页完 继续
Rc3 b1 D1
ui 0 ui
C1
R2
b2 D2
T3
VCC/2 K
+ －
T2
C
uo u o
iL RL
t R Re3 1 T2正 偏导通
b3
0
Ce
(2)交流工作过程和 输出电容C的作用。 由分析知:输出负半 周时,电容C作为电源 使用。负半周放电损 失电量,正半周充电补 t 充电量 输出电容 C。 工
(1)静态工作点Q的确定 输出电容C一定要容量很大, 三、甲乙类单电 T1 储有足够的电荷准备作为电源 C 源互补对称功率 + － 使用。 VCC/2 K uo 放大电路OTL T2 调整R1、R2改变T1、T2的工 RL 1.基本电路 作点使UK=VCC/2(使T1、T2工 2.工作原理 作状态一样 ) Ce
1、基本电路 2、工作原理 3、电路的分析计算
D
单击此进入 OTL 原 理 演 示
OTL电路公式一览表
+VCCT1D1 C1 R2 b2 D2T3
VCC/2 K
+ －
T2
C
uo
RL
ui
b3
R1 Re3
Ce
p U m= p/4 VCC 2 m VCC2 OTL 公式一览表 1 PT1m= — · —— PT1m 0.2Pom 2 4RL p 本页完 继续
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL)
1、基本电路 2、工作原理 uc1
0 t
D
T2反 偏截止
+VCC
T1
单击此进入 OTL 原 理 演 示
Rc3 b1 D1
ui 0 ui
C1
R2
b2 D2
本页完 继续
作分析
甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路的交越失真 二、甲乙类双电源互补对称放大电路(OCL) 三、甲乙类单电源互补对称放大电路(OTL)
1、基本电路 2、工作原理
D
单击此进入 OTL 原 理 演 示
Rc3 b1 D1 C1 R2 b2 D2
T3
+VCC
T1
VCC/2 K
+
RL
uo
－
－VCC
新加入的电路其实是一个分压式偏置 电路,只要调整R*1改变T4的静态Q点, 就 可以调整 3.T 电路改进 4的UCEQ亦即T1、T2的 BE 极 间UBEQ,这样调整起来就方便多了。本页完 继续