第3章功率放大器PPT课件
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高频电子线路第3章高频功率放大器
ic I c 0 I c1m cos t I c 2m cos 2t ... I cnm cos nt
其中各分量的振幅：
1 I c0 2
I c1m 1
1 i d ( t ) c 2
c
c
c
c
I cM
cost cos c I sin c c cos c d (t ) cM ( ) 0 ( c ) I cM 1 cos c 1 cos c
窄带谐振放大器
有源器件 谐振回路 采用具有滤 波特性的选 频网络作为 负载
丙类
四、谐振功率放大器与小信号谐振放大器的异同
相同之处：它们放大的信号均为高频信号，而且放大器的负 载均为谐振回路。 不同之处：激励信号幅度大小不同；放大器工作点不同； 晶体管动态范围不同。
ic ic
ic ic
Q
o o
o
eb
t
尖顶余弦脉冲
图3-5丙类状态下集电极电流波形
1、iC表达式:
u BE VBB U bm cost 由 iC g c (u BE U BZ ) iC g c (VBB U bm cost U BZ )(3 9)
图3-3
2, iC两参数:I CM 、c
另外，为了分析方便，根据理想化输入特性，将理想化输 出特性曲线中的参变量ib 改为ube。
图中 ib=7mA，由输入特性
可知，uce=0.68V时，对应 的ic=180mA；而 ib=0 时， ube=0.6V，在0.60V-0.68V之 间，可按每间隔0.02V画出
水平线，即得到以ube为参
变量的理想化特性曲线。这 样的理想化特性正好满足gc 为常数。
第三章 高频功率放大器
第三节 丙类高频功率放大器的折线分析法
其中，
U cm I 称为集电极电压利用系数；g1 c c1m 1 c 为波形系数。 I C0 0 c VCC
（五）几点说明 1、在ξ=1的理想条件下，
g 甲类放大器的导通角 c 1800 ， 1 c 1 ， 故甲类放大器的理想效率 c 50%
c 1200，输出功率最大，但效率低
c 10 ~ 150 ，效率最高，但输出功率低
因此，为了兼顾高的输出功率和高的集电极效率，通常取c 600 ~ 800
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第三节 丙类高频功率放大器的折线分析法
例3-1 某谐振高频功率放大器，其中 VCC 24V，输出功率 Po 5W ， 晶体管集电极电流
2 cm
输出电压有效值
I c1m 电流有效值 2
与基波
之积
（三）集电极损耗功率
P P= P c o
直流输入功率与高频输出功率之差
（四）集电极效率
c
Po 1 U cm I c1m 1 g1 ( c ) P= 2 VCC I C0 2
首页
输出功率与直流输入功率之比
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当集电极回路调谐于高频输入信号频率时，由于回路的选择性，对集电 极电流的基波分量来说，回路等效为纯电阻 Rp 支路，其直流电阻很小，也可近似认为短路。 这样，脉冲形状的集电极电流 i 流经
C
；对各次谐波来说回路失谐，
呈现很小的阻抗，回路两端可近似认为短路；而直流分量只能通过回路电感
谐振回路时，只有基波电流才产生电压
图3-6 余弦脉冲分解系数与c 的关系
首页
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第3章高频功率放大器
40
第41页/共81页
1．高频功放的负载特性 • 只改变负载电阻RL, 高频功放电流、 电压、 功率及效率η变化的特性。 • 图 3 ─ 18(b)是根据图3 ─ 18(a)而得到的功率、 效率曲线。
41
第42页/共81页
1
RL小
U
小
c
欠压状态
Uc
RL
2
RL
RLcr
Uce min
uces
临界状态
25
第26页/共81页
2． 高频功放的能量关系
• 在集电极电路中, 谐振回路得到的高频功率(高频一周的平
均功率)即输出功率P1为
P1
1 2
Ic1Uc
1 2
I
2
c1
RL
1 Uc2 2 RL
(3 ─ 22)
集电极电源供给的直流输入功率P0为
P0 Ic0Ec
(3─ 23)
直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极
可以得到：gcUbm ICM 1 cos
结果ic表达式又可写做：
ic
ICM
cost cos 1 cos
21
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22
第23页/共81页
➢ 周期性集电极电流脉冲导通角为2θ；可以
分解成直流、基波(信号频率分量)和各次谐 波分量, 即
ic Ico Ic1 cost Icn cos nt
➢ 丙类γ>1.75 ,效率更高。
28
第29页/共81页
• 分解系数α1最大值为 0.536时， 导通角为 1200，此时输出功率 最大，在甲乙类状态， 效率66%太低不可用！
• 导通角在0~150,输出
功率太0，小 2 • 极若端 =情1,况效：率可达100%
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1．高频功放的负载特性 • 只改变负载电阻RL, 高频功放电流、 电压、 功率及效率η变化的特性。 • 图 3 ─ 18(b)是根据图3 ─ 18(a)而得到的功率、 效率曲线。
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1
RL小
U
小
c
欠压状态
Uc
RL
2
RL
RLcr
Uce min
uces
临界状态
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2． 高频功放的能量关系
• 在集电极电路中, 谐振回路得到的高频功率(高频一周的平
均功率)即输出功率P1为
P1
1 2
Ic1Uc
1 2
I
2
c1
RL
1 Uc2 2 RL
(3 ─ 22)
集电极电源供给的直流输入功率P0为
P0 Ic0Ec
(3─ 23)
直流输入功率与集电极输出高频功率之差就是集电极
可以得到：gcUbm ICM 1 cos
结果ic表达式又可写做：
ic
ICM
cost cos 1 cos
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➢ 周期性集电极电流脉冲导通角为2θ；可以
分解成直流、基波(信号频率分量)和各次谐 波分量, 即
ic Ico Ic1 cost Icn cos nt
➢ 丙类γ>1.75 ,效率更高。
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• 分解系数α1最大值为 0.536时， 导通角为 1200，此时输出功率 最大，在甲乙类状态， 效率66%太低不可用！
• 导通角在0~150,输出
功率太0，小 2 • 极若端 =情1,况效：率可达100%
第三章---高频功率放大器知识讲解
R
i(t) v(t) R
V 1msin1tV 2msin2t
R
输出电流中仅含ω１、ω２两个频率。
高频电子线路
若把它加到非线性元件 i v 2 上，则：
R
i(t) v(t)2
R
R 1 ( V 1 2 m s2 i1 t n V 2 2 m s2 i2 t n 2 V 1 m V 2 m si 1 ts ni 2 t ) n
高频电子线路
在电子技术中一些非常重要的现象和过程都属 于非线性现象和参量现象，工程上为了简化计算， 较多的场合不用求解微分方程，而采用一些近似 分析方法。 3.2.1非线性元件的特性
(1)、非线性电阻器
直流电阻
R Vo 1
Io tg
线性电阻器特性
高频电子线路
静态电阻 R Vo 1
Io tg
V2 1m (1c
2R
o2s1t)V 22R 2m(1c
o2s2t)
2V1mV2m[c R
o s1(2)t
c
o s1 (2)t]
可见，输电流中出现新频率：直流、２ω１、２ω２、 ω１＋ω２、ω１－ω２
高频电子线路
(3) 、非线性电路不满足叠加原理
对于非线性元件
i v2 R
，若 v 1 V 1 m sin 1 t
在输入信号很大时，非线性元件的特性可用折线 近似，如三极管的转移特性可用折线近似：
ic 0 ic g c (v B v Bz )
(v B v Bz ) (v B v Bz )
三极管的转移特性可用折线近似 高频电子线路
高频电子线路
3.3 谐振高频功率放大器原理
3.3.1.基本电路 3.3.2.工作状态
vb
i(t) v(t) R
V 1msin1tV 2msin2t
R
输出电流中仅含ω１、ω２两个频率。
高频电子线路
若把它加到非线性元件 i v 2 上，则：
R
i(t) v(t)2
R
R 1 ( V 1 2 m s2 i1 t n V 2 2 m s2 i2 t n 2 V 1 m V 2 m si 1 ts ni 2 t ) n
高频电子线路
在电子技术中一些非常重要的现象和过程都属 于非线性现象和参量现象，工程上为了简化计算， 较多的场合不用求解微分方程，而采用一些近似 分析方法。 3.2.1非线性元件的特性
(1)、非线性电阻器
直流电阻
R Vo 1
Io tg
线性电阻器特性
高频电子线路
静态电阻 R Vo 1
Io tg
V2 1m (1c
2R
o2s1t)V 22R 2m(1c
o2s2t)
2V1mV2m[c R
o s1(2)t
c
o s1 (2)t]
可见，输电流中出现新频率：直流、２ω１、２ω２、 ω１＋ω２、ω１－ω２
高频电子线路
(3) 、非线性电路不满足叠加原理
对于非线性元件
i v2 R
，若 v 1 V 1 m sin 1 t
在输入信号很大时，非线性元件的特性可用折线 近似，如三极管的转移特性可用折线近似：
ic 0 ic g c (v B v Bz )
(v B v Bz ) (v B v Bz )
三极管的转移特性可用折线近似 高频电子线路
高频电子线路
3.3 谐振高频功率放大器原理
3.3.1.基本电路 3.3.2.工作状态
vb
功率放大电路
－UCC
ic1 V1 V4 V2 RL iL ic1 uo
U BE4 U CE4 ≈ ( R1 + R2 ) R2
UCE4用以供给V1 、V2两管的偏置电 压。由于UBE4基本为一固定值（硅管 约为0.6~0.7V、锗管约为0.2~0.3V）
， 只要适当调节R1、R2的比值，就可改变V1、V2的基极偏 压UCE4值。这种电路称为UBE扩展电路。
U omm = U cem = U CC - U ces ≈ U CC
2 2 U omm (U CC - Uces )2 1 U CC Pom = = ≈ 2RL 2RL 2 RL
只有充分激励，才能输出最大不失真功率。
2.直流电源的供给功率PDC计算
每个电源中的电流为半个正弦波， 其平均值为:
iC1
ic2
RL
–UCC 注意：V1、V2每个晶体 管只在半个周期内工作
输入输入波形图 ui 死区电压 uo ´ uo uo V1 +UCC
ui
V2
iL RL
-UCC
uo
交越失真
（二）功率及效率的计算
1. 输出功率Po和最大不失真输出功率Pom
P o = Uo I o = Uom Icm 2 1 U 2om 1 2 = Uom Icm = = I cmRL 2RL 2 2 2
由于上面的计算是在理想情况下进行的，所以实际选 择管子时，还需留有充分的余量。
例题1：已知乙类互补对称功放电路如图所示，已知 UCC=24V，RL=8Ω，试估算该放大电路最大输出功率Pom及此 时电源供给的功率PDCm和管耗PC1，并说明该功放电路对功放 管的要求。 ＋UCC 2 2 UCC 24 = = 36W 解： P om = 2RL 2 ×8
ic1 V1 V4 V2 RL iL ic1 uo
U BE4 U CE4 ≈ ( R1 + R2 ) R2
UCE4用以供给V1 、V2两管的偏置电 压。由于UBE4基本为一固定值（硅管 约为0.6~0.7V、锗管约为0.2~0.3V）
， 只要适当调节R1、R2的比值，就可改变V1、V2的基极偏 压UCE4值。这种电路称为UBE扩展电路。
U omm = U cem = U CC - U ces ≈ U CC
2 2 U omm (U CC - Uces )2 1 U CC Pom = = ≈ 2RL 2RL 2 RL
只有充分激励，才能输出最大不失真功率。
2.直流电源的供给功率PDC计算
每个电源中的电流为半个正弦波， 其平均值为:
iC1
ic2
RL
–UCC 注意：V1、V2每个晶体 管只在半个周期内工作
输入输入波形图 ui 死区电压 uo ´ uo uo V1 +UCC
ui
V2
iL RL
-UCC
uo
交越失真
（二）功率及效率的计算
1. 输出功率Po和最大不失真输出功率Pom
P o = Uo I o = Uom Icm 2 1 U 2om 1 2 = Uom Icm = = I cmRL 2RL 2 2 2
由于上面的计算是在理想情况下进行的，所以实际选 择管子时，还需留有充分的余量。
例题1：已知乙类互补对称功放电路如图所示，已知 UCC=24V，RL=8Ω，试估算该放大电路最大输出功率Pom及此 时电源供给的功率PDCm和管耗PC1，并说明该功放电路对功放 管的要求。 ＋UCC 2 2 UCC 24 = = 36W 解： P om = 2RL 2 ×8
第3章高频功率放大器
管子的保护 提高效率
遗留问题：
（1） 丙类导通角<90o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
功率放大器的的概述
五、高频功率放大器的分类
1、窄带高频功率放大器：以LC谐振回路为负
载又称谐振功率放大器，主要工作在丙类 或者丁类。（主要掌握的内容） 2、宽带高频功率放大器：以传输变压器为负载 工作在甲类，采用功率合成技术来增大输出 功率。在军事上为了保密和反敌干扰多采用 此放大器
2.晶体管工作在什么区？（在后续的课程中仔细体会）
强调：功率放大的含义
根据能量守恒定律能量是不能放大的，功率放大 的本质是将直流电源VCC的能量转化为高频交流信号能 量的形式的过程，从现象上看就是高频小功率信号被 放大为高频大 功率信号。
3.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
二、工作原理及性能分析
uBE＝ Uim coswt –VBB
iC vbemax
V BZ
－ V BB
t
vBE
Uim
1 Pc T
T 0
i C v CE dt
1. iC 脉冲最大时，vCE最小，使得Pc较小； 2. 导通时间越短，即导通角越小，
导通角qc <90o，Pc越小；
三种类型功率放大器的比较
转移特性曲线
ic f uBE u
C E 常量
1 π PC uCE iC d t 2π π
结论：要提高高频功率放大器的输出效率，就要
尽可能降低器件的功率损耗，因此谐振功
率放大器中晶体管工作在丙类工作状态。
功率放大器的的概述
2. 效率与失真矛盾的解决
重点体会：电流波形严重失真，但输出波形又
不失真（完整的正弦波），且频率
遗留问题：
（1） 丙类导通角<90o，何时最优？ （2） 放大、临界、饱和，何处最优？
功率放大器的的概述
五、高频功率放大器的分类
1、窄带高频功率放大器：以LC谐振回路为负
载又称谐振功率放大器，主要工作在丙类 或者丁类。（主要掌握的内容） 2、宽带高频功率放大器：以传输变压器为负载 工作在甲类，采用功率合成技术来增大输出 功率。在军事上为了保密和反敌干扰多采用 此放大器
2.晶体管工作在什么区？（在后续的课程中仔细体会）
强调：功率放大的含义
根据能量守恒定律能量是不能放大的，功率放大 的本质是将直流电源VCC的能量转化为高频交流信号能 量的形式的过程，从现象上看就是高频小功率信号被 放大为高频大 功率信号。
3.1 丙类谐振功率放大器的工作原理
二、工作原理及性能分析
uBE＝ Uim coswt –VBB
iC vbemax
V BZ
－ V BB
t
vBE
Uim
1 Pc T
T 0
i C v CE dt
1. iC 脉冲最大时，vCE最小，使得Pc较小； 2. 导通时间越短，即导通角越小，
导通角qc <90o，Pc越小；
三种类型功率放大器的比较
转移特性曲线
ic f uBE u
C E 常量
1 π PC uCE iC d t 2π π
结论：要提高高频功率放大器的输出效率，就要
尽可能降低器件的功率损耗，因此谐振功
率放大器中晶体管工作在丙类工作状态。
功率放大器的的概述
2. 效率与失真矛盾的解决
重点体会：电流波形严重失真，但输出波形又
不失真（完整的正弦波），且频率
高频电子线路第三章高频功率放大器(上课)
(d)丙类 class-C amplifier
3.要解决的问题 提高输出功率 提高效率 管子的保护 减小失真（线性度）
C
输出功率 直流电源提供的直流功
率
=
Po = P
Po Po PC
P (直流电源功率 ) = Po (交流功率 ) PC (直流功耗 )
4. 效率与失真矛盾的解决
小信号谐振放大器与丙类谐振功率放大器的区别之处在于：
工作状态分别为小信号甲类与大信号丙类。因此，采用负电源
作基极偏置。
失真
iC 转移
iC
特性
VBB
理想化
t
- qc
o V BZ
vbe - qc 0 +qc
+ q0c
v be
V bm
t
v BE VBB Vbm cost
E
图 高频功率放大器的 基本电路
iC cost cosqc
iCm a x
1 cosqc
iC Ic0 Icm1 cost Icm2 cos2t Icmn cosnt
由傅里叶级数求系数，得
IC0
1 2π
qqcciCdt iCmax0 (qc )
图3.3.3 尖顶余弦脉冲
qc
g1(qc )
Icm1 Ic0
1(qc ) 0 (qc )
g1
(q
c
)
qc cosqc sinqc qc
s in q cosq
c c
下面分析基波分量Ic1m、集电极效率η c和输出功率Po随通角 qc变化的情况，从而选择合适的工作状态。
0
第三章高频功率放大器
分电压与电流的关系
11
二、输出功率和效率计算
功率放大器的作用原理是利用输入到基极的信号来控 制集电极的直流电源所供给的直流功率，使之转变为交流 信号功率输出去。
有一部分功率以热能的形式消耗在集电极上，成为集 电极耗散功率。表示转换能力，引入集电极效率的概念。
Pdc=直流电源供给的直流功率； Po=集电极交流输出基波信号功率； Pc=集电极耗散功率；
高频区:0.2fT<f工作<fT (考虑内部电抗、引线电感等)
20
根据理想化原理晶体管的静态转移特性可用交横轴于VBZ的 一条直线来表示(VBZ为截止偏压)。
ic gc
ic
临界线
过压区 gcr
欠压区
vB
0 VBZ
(a)
理想化折线 （虚线）
vB 0 (b)
晶体管实际特性和理想折线
vC 21
由上图可见，在饱和区，根据理想化原理，集电极电流 只受基极电压的控制，而与集电极电压无关。
故得：
cosc
VBB VBZ Vbm
必须强调指出，集电极电流ic虽
然是脉冲状，但由于谐振回路的
这种滤波作用，仍然能得到正弦
波形的输出。
ic
ic
转移
特性
ic max
理想化
–VBB
t
+c o VBZ o
–c
vB +c o –c vb
Vbm
m
vBmax
t
谐振功率放大器转移特性曲线
谐振功率放大器各部分的电压与电 流的波形图如下图所示
到最大值。这样看来， 取c=120应该是最佳通 角了。但此时放大器处
于甲乙类工作状态效率太低。尖源自脉冲的分解系数18c
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.乙类：T管在信号为பைடு நூலகம்周时间导通
甲类360°导电
tD T 2 导通角
.甲乙类：T管在信号在小于一周期大于半周期导
通、管耗低、提高
.丙类：T管在信号<半周时间导通
甲乙类180°～360°导电
iC
O
iC tO
Q Q Q uCE
甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。
乙类工作状态失真大，静态电流为零 ，管耗小，效率高。
1、输出功率尽可能要高
PomUc2e m Ic2m1 2UceIm cm
2、效率要高 设放大器的输出功率为Po，电源消耗
的功率为PE,则功放电路的效率为：
PO PV
二、对功率放大电路的要求
1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最
大不失真输出电压最大。
2. 效率尽可能高: 即电路损耗的直流功率尽可能小，静
二、OCL电路
1. 输出级的要求
互补输出级是直接耦合的功率放大电路。
对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻
上无直流功耗； 最大不失真输出电压最大。射极输出形式
静态工作 电流小
符合要 求吗？
输入为零时输出为零
双电源供电时Uom的峰值接 近电源电压。
单电源供电Uom的峰值接近 二分之一电源电压。
UCVCC /2
当 ui > 0 时：
V1导通，C 充电，V1 的等效电源电压 + 0.5VCC。 当 ui < 0 时：
V2 导通，C 放电， V2 的等效电源电压 0.5VCC。
应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC 。
工作过程：在输入 信号的正半周，VT1 导
通，iC1 流过负载；
三、甲乙类单电源互补对称放大电路
— OTL电路(Output Transformerless )
RB1 ++
ui RB2
RB
+VCC
V1
V4 + C
V5 E V2
RL
+
uo
+
RE CE –VEE
电容 C 的作用：
1)充当 VCC / 2 电源 2)耦合交流信号
当 ui = 0 时:
UEVCC /2
第3章 功率放大器
1、功率放大电路简介
一、功率放大电路研究的问题 二、对功率放大电路的要求 三、晶体管的工作方式 四、功率放大电路的种类
功率放大电路以获得最大输出功率为目标，即 不仅要求足够大的电压变化量，而且还要求足够大 的电流变化量，它能高效地把直流电能转化为按输 入信号变化的交流电能，即能够向负载提供足够输 出功率的电路称为功率放大器，简称功放。
乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless)
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
UomVCC2UCES
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless)
OTL电路低频特性差。
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
UomVCC22UCES
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。
负半周，VT2导通，
iC2 流过负载。
在信号的整个周期 都有电流流过负载，负 载上 iL 和 uO 基本上 是正弦波。
电容器C选择： C 1
2π RL fL
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
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。
静态 uI 时 U B， U EV 2 CC
Uom(VCC
2)UCES 2
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。
态时功放管的集电极电流近似为0。
三、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
放大电路的四种工作状态：
.甲类：T管在信号Ui整个周期内都导通。ICQ较 大，管耗大、效率低 。
一、功率放大电路研究的问题
1. 性能指标：输出功率和效率。
若已知Uom，则可得Pom。
Pom
U
2 om
RL
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，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近
最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近c-e反向击穿电 压U(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗 散功率PCM 。称为工作在尽限状态。
2.基本电路
(1)特征：T1、T2特性理想对称。 (2)静态分析
T1的输入特性
理想化特性
静态时T1、T2均截止，UB= UE=0
（3）动态分析
ui正半周，电流通路为 +VCC→T1→RL→地，
＋
uo = ui
＋
ui负半周，电流通路为
地→ RL → T2 → -VCC，
uo = ui
两只管子交替工作，两路电源交替供电， 双向跟随。
甲乙类工作状态失真大， 静态电流小 ，管耗小，效率较高。
单管甲类电路
做功放适合吗？
乙类推挽电路 iB
0
u BE
UomVCC2UCES
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。
电路组成及工作原理
+VCC V1 iC1
ui = 0 V1 、 V2 截止 ui > 0 V1 导通 V2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
+ ui
RL V2 iC1
+ ui < 0 V2 导通 V1 截止
uo
io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
VEE
UomVCC2UCES
甲类360°导电
tD T 2 导通角
.甲乙类：T管在信号在小于一周期大于半周期导
通、管耗低、提高
.丙类：T管在信号<半周时间导通
甲乙类180°～360°导电
iC
O
iC tO
Q Q Q uCE
甲类工作状态失真小，静态电流大，管耗大，效率低。
乙类工作状态失真大，静态电流为零 ，管耗小，效率高。
1、输出功率尽可能要高
PomUc2e m Ic2m1 2UceIm cm
2、效率要高 设放大器的输出功率为Po，电源消耗
的功率为PE,则功放电路的效率为：
PO PV
二、对功率放大电路的要求
1.输出功率尽可能大:即在电源电压一定的情况下，最
大不失真输出电压最大。
2. 效率尽可能高: 即电路损耗的直流功率尽可能小，静
二、OCL电路
1. 输出级的要求
互补输出级是直接耦合的功率放大电路。
对输出级的要求：带负载能力强；直流功耗小；负载电阻
上无直流功耗； 最大不失真输出电压最大。射极输出形式
静态工作 电流小
符合要 求吗？
输入为零时输出为零
双电源供电时Uom的峰值接 近电源电压。
单电源供电Uom的峰值接近 二分之一电源电压。
UCVCC /2
当 ui > 0 时：
V1导通，C 充电，V1 的等效电源电压 + 0.5VCC。 当 ui < 0 时：
V2 导通，C 放电， V2 的等效电源电压 0.5VCC。
应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC 。
工作过程：在输入 信号的正半周，VT1 导
通，iC1 流过负载；
三、甲乙类单电源互补对称放大电路
— OTL电路(Output Transformerless )
RB1 ++
ui RB2
RB
+VCC
V1
V4 + C
V5 E V2
RL
+
uo
+
RE CE –VEE
电容 C 的作用：
1)充当 VCC / 2 电源 2)耦合交流信号
当 ui = 0 时:
UEVCC /2
第3章 功率放大器
1、功率放大电路简介
一、功率放大电路研究的问题 二、对功率放大电路的要求 三、晶体管的工作方式 四、功率放大电路的种类
功率放大电路以获得最大输出功率为目标，即 不仅要求足够大的电压变化量，而且还要求足够大 的电流变化量，它能高效地把直流电能转化为按输 入信号变化的交流电能，即能够向负载提供足够输 出功率的电路称为功率放大器，简称功放。
乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless)
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
UomVCC2UCES
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless)
OTL电路低频特性差。
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
UomVCC22UCES
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。
负半周，VT2导通，
iC2 流过负载。
在信号的整个周期 都有电流流过负载，负 载上 iL 和 uO 基本上 是正弦波。
电容器C选择： C 1
2π RL fL
两只管子交替导通，两路电源交替供电，双向跟随。
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。
静态 uI 时 U B， U EV 2 CC
Uom(VCC
2)UCES 2
C 足够大，才能认为其对交流信号相当于短路。
态时功放管的集电极电流近似为0。
三、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
放大电路的四种工作状态：
.甲类：T管在信号Ui整个周期内都导通。ICQ较 大，管耗大、效率低 。
一、功率放大电路研究的问题
1. 性能指标：输出功率和效率。
若已知Uom，则可得Pom。
Pom
U
2 om
RL
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，晶体管集电极或发射极电流的最大值接近
最大集电极电流ICM，管压降的最大值接近c-e反向击穿电 压U(BR)CEO， 集电极消耗功率的最大值接近集电极最大耗 散功率PCM 。称为工作在尽限状态。
2.基本电路
(1)特征：T1、T2特性理想对称。 (2)静态分析
T1的输入特性
理想化特性
静态时T1、T2均截止，UB= UE=0
（3）动态分析
ui正半周，电流通路为 +VCC→T1→RL→地，
＋
uo = ui
＋
ui负半周，电流通路为
地→ RL → T2 → -VCC，
uo = ui
两只管子交替工作，两路电源交替供电， 双向跟随。
甲乙类工作状态失真大， 静态电流小 ，管耗小，效率较高。
单管甲类电路
做功放适合吗？
乙类推挽电路 iB
0
u BE
UomVCC2UCES
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。
电路组成及工作原理
+VCC V1 iC1
ui = 0 V1 、 V2 截止 ui > 0 V1 导通 V2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
+ ui
RL V2 iC1
+ ui < 0 V2 导通 V1 截止
uo
io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
VEE
UomVCC2UCES