功率放大器原理图
第3章功率放大器PPT课件
缺 双电源， 点 电源利用率不高
最大输出功率
主
Pom
1 2
V
2 CC
RL
要 公
直流电源消耗功率
PE
2 VC
CIcm
式 效率 理 想 78.5%
最大管耗 PC1m 0.2Pom
OTL
结构简单，效率高，频率 响应好，易集成，单电源
输出需大电容， 电源利用率不高
Pom
1 8
V
2 CC
RL
PE
1 VC
CIcm
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。
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。
开启 电压
① 静态时T1、T2处于临界导通状态， 有信号时至少有一只导通；
② 偏置电路对动态性能影响要小。
消除交越失真的互补输出级
静 态UB ： 1B2UD1UD2 动 态ub： 1ub2ui
若I
＞
2
功率放大器原理功率放大器原理图
功率放大器原理功率放大器原理图要说功率放大器的原理，我们还是先来看看功率放大器的组成：射频功率放大器（RF PA）是各种无线发射机的重要组成部分。
在发射机的前级电路中，调制振荡电路所产生的射频信号功率很小，需要经过一系列的放大一缓冲级、中间放大级、末级功率放大级，获得足够的射频功率以后，才能馈送到天线上辐射出去。
为了获得足够大的射频输出功率，必须采用射频功率放大器。
射频功率放大器是发送设备的重要组成部分。
射频功率放大器的主要技术指标是输出功率与效率。
除此之外，输出中的谐波分量还应该尽可能地小，以避免对其他频道产生干扰。
功率放大器原理高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间，保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器；宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出。
在“低频电子线路” 课程中已知，放大器可以按照电流导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类工作状态。
甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。
乙类放大器电流的流通角约等于180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。
乙类和丙类都适用于大功率工作。
丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。
高频功率放大器大多工作于丙类。
但丙类放大器的电流波形失真太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为负载的谐振功率放大。
由于调谐回路具有滤波能力，回路电流与电压仍然极近于正弦波形，失真很小。
功率放大电路(基本放大电路)
IC Q
ICQ
UCE
IB
ib t ic
IC Q
t
ib t
ui
t
UBE
uCE怎么变化
UCE
假设uBE有一微小的变化
(2-25)
IC
ic
t
uCE的变化沿一 条直线
UCE u 相位如何 ce
uce t
uce与ui反相！
(2-26)
各点波形
iC
+EC
RC RB C1 iB
ui
t iB ui t
结正偏，并提 供适当的静态 工作点。
(2-16)
+EC RC C1 T RB EB
集电极电源， 为电路提供能 量。并保证集 电结反偏。
C2
(2-17)
+EC RC
C1 T RB EB C2
集电极电阻， 将变化的电流 转变为变化的 电压。
(2-18)
耦合电容：
电解电容，有极性。 大小为10mF~50mF
返回
(2-49)
图2.3.5 利用图解法求解静态工作点 和电压放大倍数
返回
(2-50)
2.3.4 动态分析
一、三极管的微变等效电路
1. 输入回路 iB iB uBE uBE 当信号很小时，将输入特性 在小范围内近似线性。
u BE ube rbe iB ib
对输入的小交流信号而言， 三极管相当于电阻rbe。
c
rce很大， 一般忽略。
e
(2-53)
二、放大电路的微变等效电路
将交流通道中的三极管用微变等效电路代替: uo ui RB
RC
RL
ii
ib
几种常见的放大电路原理图解
几种常见的放大电路原理图解展开全文能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频;接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析;二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路：低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在 20 赫～ 20 千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
( 1 )共发射极放大电路图 1 ( a )是共发射极放大电路。
C1 是输入电容， C2 是输出电容，三极管 VT 就是起放大作用的器件， RB 是基极偏置电阻 ,RC 是集电极负载电阻。
1 、 3 端是输入， 2 、 3 端是输出。
3 端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。
静态时的直流通路见图1 ( b )，动态时交流通路见图 1 ( c )。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。
( 2 )分压式偏置共发射极放大电路图 2 比图 1 多用 3 个元件。
基极电压是由 RB1 和 RB2 分压取得的，所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻 RE 和电容 CE ， CE 称交流旁路电容，对交流是短路的; RE 则有直流负反馈作用。
第九章 功率放大电路
时, 允许的最大功耗 Pcm 仅为1W,加了120mm×120 mm×4 mm的
散热片后, 其Pcm可达到10 W。 在实际功率放大电路中,为了 提高输出信号功率, 在功放管一般加有散热片。
第9章 功率放大电路
9.1.4 提高效率的方法
第9章 功率放大电路
9.2 互补对称功率放大电路
9.2.1 双电源互补对称电路 (OCL电路)
第9章 功率放大电路
第9章 功率放大电路
9.1 功率放大电路概述 9.2 互补对称功率放大电路 9.3 集成功率放大器
第9章 功率放大电路
9.1 低频功率放大电路概述
实际的放大电路中，输出信号要驱动一定的负载装置，如收音机中扬声器的音圈、 电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。所以，实际的多级放大 电路除了应有电压放大级外，还要求有一个能输出一定信号功率的输出级，这类主要 用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。
第9章 功率放大电路
2. 效率要高 放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出 功率比较大时，效率问题尤为突出。如果功率放大电路的效 率不高，不仅造成能量的浪费，而且消耗在电路内部的电能 将转换为热量，使管子、元件等温度升高而损毁。为定量反
映放大电路效率的高低，定义放大电路的效率为 η,
Po 100% PE
9.1.1 分类
•按晶体管导通时间不同，可分为甲类、乙类、甲乙类等
iC O O O iB iB iC iC iC iC iC
t
O O
iB O iB
t
O O
iB O iB
t
t t
(a) 甲类 (b) 乙类
图 9 – 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图
功率放大器原理及电路图PPT课件
uA=（EC-UCES1） 。
ωt
VT2 ub2
ic2
RL uL
ui负半周时VT2管饱和导通，VT1管截止。VT2管的直流电源由电容C上充 的电尽荷管供每给管，饱u和A=导U通CE时S2的≈0电流很大，但相应的管压降很小，这样，每管的管 耗就很小，放大器的效率也就很高
uA近似为矩形波电压，幅值为（EC-2UCES）。若L、C和RL串联谐振回路调谐 在输入信号的角频率ω上，且回路的Q值足够高，则通过回路的电流ic1或ic2是角频 率为ω的余弦波，RL上可得相对输入信号不失真的输出功率。
0.5fβ fβ 0.2fT fT
第15页/共56页
1 高频功率放大器的动态特性
1、 放大区动态特性方程 当放大器工作在谐振状态时，其外部电路电压方程为：
若设： ub Ubm cost
ic
由上两式消除cos t 可得：
uBE
U BB
Ubm
EC uce U cm
又利用晶体管的内部特性关系式（折线方程）：
Icmax
ic
ic1
ic2 ic3
Ico
ωt
θc
θc
其中各系数分别为：
1
I co 2
icd (t )
I cmax
sinc c cosc ) 1 cosc
I cmax 0
c
1
I cm1 2
c c
ic
costd(t )
1
I cmax (
c
sin c cos c 1 cos c
(4)不能用线性模型电路分析，一般采用图解法分析和折线法
第1页/共56页
功率放大器按工作状态分类：
A（甲）类：导通角为 180o
第八章 功率放大电路
+Vcc
T1
iL RL T2
uo
t
vo t 失真
-Vcc
输入信号 vi在过零前后，输出 信号出现的失真。
8.4 甲乙类互补对称功率放大电路
乙类双电源互补对称功率放大电路存在的问题
vi很小时,在正、负半周交替过 零处会出现非线性失真，这 个失真称为交越失真。
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2
P o Vo I
Vom (VCC VCES ) 2 最大不失真功率为： Pomax 2R L 2R L 2 理想最大输出功率为： oM VCC (Vom VCC 略VCES ) P 2R L
2．三极管的管耗PT
1 π PT1 = 0 vCE iCd( t ) 2π
+Vcc T1
偏置电压/V 0.60
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。
谐波失真度
THD /% 1.22 0.244
ICQ/mA
0.048 0.33
+
Vi -
RL
+ vo -
0.65
0.70
0.75
2.20
13.3
0.0068
0.0028
T2
-Vcc
VCE4=VBE4(R1+R2)/R2
当Vom = VCC 时，η
max=π
2
/4 =78.5％。
8.3.3 功率BJT的选择
1．最大管耗和最大输出功率的关系
1 VCCVom Vom PT 1 ( ) RL 4
2
问：Vom=？ PT1最大, PT1max=？
用PT1对Vom求导得出： PT1max发生在Vom=2VCC/=0. 64VCC处 将Vom=0.64VCC代入PT1表达式得:
功率放大电路(模拟电子技术)
Po
Vo 2
2
.
1 RL
Vo 2 2RL
最大输出功率:
Pom
(Vom 2
)2
1 RL
4、直流电源供给的功率是多少？
PE PVC PVE
5、管耗是多少？ PT PE PO
6、效率是多少？ η Pom PE 100%
例题：电路参数如下，试计算最大输出功率T1管耗电流源
19
的损耗及效率，设T1的饱和电压VCES≈0.2V
令 vo Vom sin t 单个管子在半个周期内的管耗
PT1
=
1 2π
π
0 vCEiC
d( t)
1 2π
π 0
(VCC
vo
)
vo RL
d( t)
1 2π
π 0
(VCC
Vo
msint
)
Vo
msint
RL
d(
t)
1 2π
π
(VCCVom
sint
V2 om
sin2t )
d(
t)
0
RL
RL
1
工作状态小结 类别 工作点 波 形
甲类 较高
13
导通角 特点
无失真
360
效率低
乙类 最低
180 失真大 效率最高
甲乙类 较低
180 — 失真较大
360
效率较高
功率放大电路提高效率的主要途径:
降低静态功耗，即减小静态电流。
（4）功率放大电路的性能指标
14
p • 输出功率
： o
PO
V0I0
Vo2 RL
Pom
Vom 2
2
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电路图中的放大电路发布:2011-8-30|作者:——|来源:caihuiliu|查看:482次|用户关注：电路图中的放大电路能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“电路图中的放大电路能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。
例如助听器里的关键部件就是一个放大器。
放大电路的用途和组成放大器有交流放大器和直流放大器。
交流放大器又可按频率分为低频、中源和高频；接输出信号强弱分成电压放大、功率放大等。
此外还有用集成运算放大器和特殊晶体管作器件的放大器。
它是电子电路中最复杂多变的电路。
但初学者经常遇到的也只是少数几种较为典型的放大电路。
读放大电路图时也还是按照“逐级分解、抓住关键、细致分析、全面综合”的原则和步骤进行。
首先把整个放大电路按输入、输出逐级分开，然后逐级抓住关键进行分析弄通原理。
放大电路有它本身的特点：一是有静态和动态两种工作状态，所以有时往往要画出它的直流通路和交流通路才能进行分析；二是电路往往加有负反馈，这种反馈有时在本级内，有时是从后级反馈到前级，所以在分析这一级时还要能“瞻前顾后”。
在弄通每一级的原理之后就可以把整个电路串通起来进行全面综合。
下面我们介绍几种常见的放大电路。
低频电压放大器低频电压放大器是指工作频率在20赫～20千赫之间、输出要求有一定电压值而不要求很强的电流的放大器。
（1）共发射极放大电路图1（a）是共发射极放大电路。
C1是输入电容，C2是输出电容，三极管VT就是起放大作用的器件，RB是基极偏置电阻,RC是集电极负载电阻。
1、3端是输入，2、3端是输出。
3端是公共点，通常是接地的，也称“地”端。
静态时的直流通路见图1（b），动态时交流通路见图1（c）。
电路的特点是电压放大倍数从十几到一百多，输出电压的相位和输入电压是相反的，性能不够稳定，可用于一般场合。
javascript:r esizepic(this)border=0zmxid="zoomXimageId48">（2）分压式偏置共发射极放大电路图2比图1多用3个元件。
基极电压是由RB1和RB2分压取得的，所以称为分压偏置。
发射极中增加电阻RE和电容CE，CE称交流旁路电容，对交流是短路的；RE 则有直流负反馈作用。
所谓反馈是指把输出的变化通过某种方式送到输入端，作为输入的一部分。
如果送回部分和原来的输入部分是相减的，就是负反馈。
图中基极真正的输入电压是RB2上电压和RE上电压的差值，所以是负反馈。
由于采取了上面两个措施，使电路工作稳定性能提高，是应用最广的放大电路。
（3）射极输出器图3（a）是一个射极输出器。
它的输出电压是从射极输出的。
图3（b）是它的交流通路图，可以看到它是共集电极放大电路。
这个图中，晶体管真正的输入是V i和V o的差值，所以这是一个交流负反馈很深的电路。
由于很深的负反馈，这个电路的特点是：电压放大倍数小于1而接近1，输出电压和输入电压同相，输入阻抗高输出阻抗低，失真小，频带宽，工作稳定。
它经常被用作放大器的输入级、输出级或作阻抗匹配之用。
（4）低频放大器的耦合一个放大器通常有好几级，级与级之间的联系就称为耦合。
放大器的级间耦合方式有三种：①RC耦合，见图4（a）。
优点是简单、成本低。
但性能不是最佳。
②变压器耦合，见图4（b）。
优点是阻抗匹配好、输出功率和效率高，但变压器制作比较麻烦。
③直接耦合，见图4（c）。
优点是频带宽，可作直流放大器使用，但前后级工作有牵制，稳定性差，设计制作较麻烦。
功率放大器能把输入信号放大并向负载提供足够大的功率的放大器叫功率放大器。
例如收音机的末级放大器就是功率放大器。
（1）甲类单管功率放大器图5是单管功率放大器，C1是输入电容，T是输出变压器。
它的集电极负载电阻Ri′是将负载电阻R L通过变压器匝数比折算过来的：RC′=（N1N2）2RL=N2RL负载电阻是低阻抗的扬声器，用变压器可以起阻抗变换作用，使负载得到较大的功率。
这个电路不管有没有输入信号，晶体管始终处于导通状态，静态电流比较大，困此集电极损耗较大，效率不高，大约只有35％。
这种工作状态被称为甲类工作状态。
这种电路一般用在功率不太大的场合，它的输入方式可以是变压器耦合也可以是RC耦合。
（2）乙类推挽功率放大器图6是常用的乙类推挽功率放大电路。
它由两个特性相同的晶体管组成对称电路，在没有输入信号时，每个管子都处于截止状态，静态电流几乎是零，只有在有信号输入时管子才导通，这种状态称为乙类工作状态。
当输入信号是正弦波时，正半周时VT1导通VT2截止，负半周时VT2导通VT1截止。
两个管子交替出现的电流在输出变压器中合成，使负载上得到纯正的正弦波。
这种两管交替工作的形式叫做推挽电路。
乙类推挽放大器的输出功率较大，失真也小，效率也较高，一般可达60％。
（3）OTL功率放大器目前广泛应用的无变压器乙类推挽放大器，简称OTL电路，是一种性能很好的功率放大器。
为了易于说明，先介绍一个有输入变压器没有输出变压器的OTL电路，如图7。
这个电路使用两个特性相同的晶体管，两组偏置电阻和发射极电阻的阻值也相同。
在静态时，VT1、VT2流过的电流很小，电容C上充有对地为12E c的直流电压。
在有输入信号时，正半周时VT1导通，VT2截止，集电极电流i c1方向如图所示，负载RL 上得到放大了的正半周输出信号。
负半周时VT1截止，VT2导通，集电极电流i c2的方向如图所示，RL上得到放大了的负半周输出信号。
这个电路的关键元件是电容器C，它上面的电压就相当于VT2的供电电压。
以这个电路为基础，还有用三极管倒相的不用输入变压器的真正OTL电路，用PNP 管和NPN管组成的互补对称式OTL电路，以及最新的桥接推挽功率放大器，简称BTL 电路等等。
直流放大器能够放大直流信号或变化很缓慢的信号的电路称为直流放大电路或直流放大器。
测量和控制方面常用到这种放大器。
（1）双管直耦放大器直流放大器不能用RC耦合或变压器耦合，只能用直接耦合方式。
图8是一个两级直耦放大器。
直耦方式会带来前后级工作点的相互牵制，电路中在VT2的发射极加电阻R E以提高后级发射极电位来解决前后级的牵制。
直流放大器的另一个更重要的问题是零点漂移。
所谓零点漂移是指放大器在没有输入信号时，由于工作点不稳定引起静态电位缓慢地变化，这种变化被逐级放大，使输出端产生虚假信号。
放大器级数越多，零点漂移越严重。
所以这种双管直耦放大器只能用于要求不高的场合。
（2）差分放大器解决零点漂移的办法是采用差分放大器，图9是应用较广的射极耦合差分放大器。
它使用双电源，其中VT1和VT2的特性相同，两组电阻数值也相同，R E有负反馈作用。
实际上这是一个桥形电路，两个R C和两个管子是四个桥臂，输出电压V0从电桥的对角线上取出。
没有输入信号时，因为RC1=RC2和两管特性相同，所以电桥是平衡的，输出是零。
由于是接成桥形，零点漂移也很小。
差分放大器有良好的稳定性，因此得到广泛的应用。
集成运算放大器集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上，只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。
因为它早期是用在模拟计算机中做加法器、乘法器用的，所以叫做运算放大器。
它有十多个引脚，一般都用有3个端子的三角形符号表示，如图10。
它有两个输入端、1个输出端，上面那个输入端叫做反相输入端，用“—”作标记；下面的叫同相输入端，用“＋”作标记。
集成运算放大器可以完成加、减、乘、除、微分、积分等多种模拟运算，也可以接成交流或直流放大器应用。
在作放大器应用时有：（1）带调零的同相输出放大电路图11是带调零端的同相输出运放电路。
引脚1、11、12是调零端，调整RP可使输出端（8）在静态时输出电压为零。
9、6两脚分别接正、负电源。
输入信号接到同相输入端（5），因此输出信号和输入信号同相。
放大器负反馈经反馈电阻R2接到反相输入端（4）。
同相输入接法的电压放大倍数总是大于1的。
（2）反相输出运放电路也可以使输入信号从反相输入端接入，如图12。
如对电路要求不高，可以不用调零，这时可以把3个调零端短路。
输入信号从耦合电容C1经R1接入反相输入端，而同相输入端通过电阻R3接地。
反相输入接法的电压放大倍数可以大于1、等于1或小于1。
（3）同相输出高输入阻抗运放电路图13中没有接入R1，相当于R1阻值无穷大，这时电路的电压放大倍数等于1，输入阻抗可达几百千欧。
>放大电路读图要点和举例放大电路是电子电路中变化较多和较复杂的电路。
在拿到一张放大电路图时，首先要把它逐级分解开，然后一级一级分析弄懂它的原理，最后再全面综合。
读图时要注意：①在逐级分析时要区分开主要元器件和辅助元器件。
放大器中使用的辅助元器件很多，如偏置电路中的温度补偿元件，稳压稳流元器件，防止自激振荡的防振元件、去耦元件，保护电路中的保护元件等。
②在分析中最主要和困难的是反馈的分析，要能找出反馈通路，判断反馈的极性和类型，特别是多级放大器，往往以后级将负反馈加到前级，因此更要细致分析。
③一般低频放大器常用RC耦合方式；高频放大器则常常是和LC调谐电路有关的，或是用单调谐或是用双调谐电路，而且电路里使用的电容器容量一般也比较小。
④注意晶体管和电源的极性，放大器中常常使用双电源，这是放大电路的特殊性。
例1助听器电路图14是一个助听器电路，实际上是一个4级低频放大器。
VT1、VT2之间和VT3、VT4之间采用直接耦合方式，VT2和VT3之间则用RC耦合。
为了改善音质，VT1和VT3的本级有并联电压负反馈（R2和R7）。
由于使用高阻抗的耳机，所以可以把耳机直接接在VT4的集电极回路内。
R6、C2是去耦电路，C6是电源滤波电容。
例2收音机低放电路图15是普及型收音机的低放电路。
电路共3级，第1级（VT1）前置电压放大，第2级（VT2）是推动级，第3级（VT3、VT4）是推挽功放。
VT1和VT2之间采用直接耦合，VT2和VT3、VT4之间用输入变压器（T1）耦合并完成倒相，最后用输出变压器（T2）输出，使用低阻扬声器。
此外，VT1本级有并联电压负反馈（R1），T2次级经R3送回到VT2有串联电压负反馈。
电路中C2的作用是增强高音区的负反馈，减弱高音以增强低音。
R4、C4为去耦电路，C3为电源的滤波电容。
整个电路简单明了。