低频功率放大器要点

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2、功率放大电路分析方法
因功率放大电路在大信号状态，微变等效电路不能用， 通常采用图解分析法。
3、主要技术指标
(1)Uomax和Iomax要大 在不超过非线性失真情况下，功率放大电路最大的输出
电压和输出电流。
(2)Po和Pom要大
Po定义为输出电压和输出电流有效值的相乘积。即
Po
UoIo

U om 2
B、电路接成射极输出器的形式, 虽然Au ≤1，但Ai=（1+β）
倍，可以有足够的功率放大作用。
UCC
ui
V1 iC 1
uo
ui
V2 iC 2
RL uo
U EE
12
(2)工作原理
A、静态: IC1=IC2=0, UCE1=-UCE2=UCC 工作于乙类状态，静态损耗为零 B、有正弦信号Ui时 (i) Ui正半周：V1导通， V2截止 ic1流向： +UCC→ V1导通管→RL→⊥, 在RL上产生正半周的输出电压。 (ii) Ui负半周： V2导通， V1截止 ic2流向： ⊥→ RL→ V2导通管→-UCC, 在RL上产生负半周的输出电压.
B、 静态时， 电流IC3在VD1、 VD2上产生 静态压降， 给V1、 V2的发射结提供静态 偏置， 使V1、 V2的静态集电极电流不为0， V1、 V2处于甲乙类放大状态， V1的静态
工作点如图所示。 由于电路结构对称， 静态时IC1=IC2， 因此RL中无静态电流过， 输出电压仍然为零。
22
32
1）电路桥式互补对称功率放 大电路
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6.2.2 单电源互补对称电路（OTL电路）
OCL电路的低频响应好、 便于集成化， 但需要两 个独立的电源， 有时使用不太方便。 下面介绍可 以使用单电源的互补对称功率放大电路， 叫做 OTL（Output Transformerless， 无输出变压器） 电路。
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1、电路
A、V3为前置放大级
8
(2）乙类:静态工作点接近截 止区:
导通角Q=180° 如图6-1（c）
9
(3) 甲乙类:静态工作点处于甲 类和乙类之间:
导通角180°<Q<360° 如图6-
1（b） 甲乙类与乙类的η高，理想
时达到78%，因为Q点偏低， IC产生严重的截止失真。但可 通过采取适当的电路结构可以 使这两类电路既保持管耗小， 又不致于产生较大的失真。
C、有输入信号时
有输入信号时， VD1、
VD2 的动态电阻很小， 所以
VD1、 VD2上的交流压降也很
小， 基本不影响动态特性， 可以认为加在两个功放管上的
交流信号是一样的。 由于V1、
V2已经处于导通状态， 即使 输入信号较小， 依然可以被 功放管输出给负载， 由此消 除了交越失真。
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D、改进电路 图6-7为可调偏置电压的互
1
第六章 低频功率放大器
6.1 概述
6.2 互补对称功率放大电路
6.3集成功率放大器
2
6.1 概述
1、功率放大电路的任务和特点: (1)大信号工作状态 为了输出足够大的功率， 要求输出电压和 输出电流幅 度都比较大， 对功率管来讲是工作于大信号状态。 (2)减少非线性失真 因为功放管的非线性， 加上工作于大信号状态，所以, 如何减小非线性失真是功率放大电路的一个重要问题。 (3)提高效率，降低管耗 直流电流提供的能量，尽可能大地转换为负载上的输出 交流功率，尽可能地减少功放管的管耗，即提高功率转换 效率。
获得完整的正弦电压波形。 这时 当做V2导通管的电源
UE
UC

U cc 2
UCC
uo
ui
X RC
V1
iC 1
充电
U om
RB
VD1
c
VD
E
2
放电
io
c1
X V3
V2iC 2
u RL
I om
o
ui
RE
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(3)耦合电容选几百至几千μF的电解电容，使在输入信号变化
过程中，C两端电压保持 U cc 基本上不变。
I om 2

1 2 Uom Iom
4
Uom和Iom分别为输出电压和电流的峰值。 Pom定义为在基本不失 真的情况下，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的
乘积。 Uomax，Iomax分别为最大的输出电压和输入电流。
(3) 管耗Pv要小
Pom

U o max 2
I o max 2
1 2 U o max I o max
7
2、功放管工作的三种状态 (1)甲类：静态工作点处负载线 中间.如图(a)所示 A、三极管导通角为360°，不 管有无交流输入信号ui， PE=ICUCC。 B、当ui=0时，PE全部消耗在管 子和电阻上。 当ui≠0时， PE一 部分转换为PO，另一部分消耗在 功放管上,理想情况下n≤50%。 C、甲类工作状态非线性失真小， 但η低。
4
B、什么情况下管耗最大？
dPV 1 1 ( UCC Uom ) 0
可得d出Uo：m URoLm=2UCC/π2=0.64UCC时，管
ui
耗最大，可见最大管耗，并不发生在输
出最大时，而是发生在
Uom=2UOC/π≈0.64UCC处，代入上式可见 每管的最大管耗为
PV 1 ,2 m1 RL源自U2 CC
2
UCC
V1 iC 1
V2 iC 2
U EE
RL uo
18
因为 率为
Pom
PV 1,2 max
1
U
2 CC
所以当最大管耗发生时，输出功
2

RL
1
U
2 CC
RL 2
2
2
U
2 CC
2 RL
2
2
Pom
0.2 Pom
所以出现最大管耗时，并不是输出功率最大时，而是发
UCC
uo
ui
V1 iC 1
U om
io
ui
V2 iC 2
u RL o Iom
U EE
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(4)管耗PV与功率三极管的选择 A、每个管子的管耗为：
PV 1,2

1 2 ( PE

Po
)
1( 2 2
U omUCC RL

1
U
2 om
2 RL
)

1
( U omUCC

U
2 om
)
RL
补对称电路， 偏置电压UAB的 大小为
只U要A改B 变 RR11、R2RR2的2 U比B值E 4，
就可以改变V1、 V2的偏置电压
值， 在集成电路中经常可以见
到这种电路结构。
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(2) 主要技术指标的计算 由图6-6可以看出， 为了提高功率放大电路的效率，
在保证消除交越失真的同时， 甲乙类电路的静态工作 点位置仅比截止区稍高一点， 集电极电流依然是一个 相当小的数值， 因此功率损耗只是略有增加， 效率仍 接近于原来的乙类互补对称电路， 乙类功放的计算公 式完全可以适用于甲乙类电路。
所以必须给功放管加散热片。 如加
200mm×200mm×3mm的散热片后Pom可由2W提到10W。
6
6.1.2 功率放大电路的工作状态与效率的关系
1、提高η对功放电路非常重要，如何提高η呢？
在小信号放大电路中，在保证输出信号不失 真情况下，静Q应尽量选低，降低静态功耗,η自然 就提高。所以η和静Q有密切的关系
(4)在分析计算OTL电路时，2只需将UCC用 应用OCL电路的出的公式。
U cc 2
替代，即可直接
UCC
RC
RB
V1
VD1
iC 1
V
D
E
2
c
c1
V2
RL uo
ui
V3
iC 2
ui
RE
UCC
V1 iC 1
c
E
V2 iC 2
RL uo
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3、准互补对称功率放大电路 由于大功率的NPN和PNP管
UCC
ui
X V1 iC1
uo
ui
X V2 iC 2
RL uo
U EE
13
(2)工作原理
C、因为电路的正负电源和电路结构完全对称，所以静态时 输出端电压为0，不必采用耦合电容来隔直，因此这种电路有 叫做OCL电路（Output Capacitorless）.
由于没有耦合电路，所以OCL电路具有较好的频率特性。
生在输出功率为0.4Pom时。
Po

1 2

2

U CC
RL
2

2
2
U
2 CC
RL
4
2
U
2 CC
2 RL
0.4 Pom
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(5)交越失真 (i)因为三级管存在死区电压，所以输出波形在输入信号 零点附近出现如图6-4（b）的交越失真。 (ii)为了克服交越失真功放管的工作状态应改为甲乙类。
B、Rb、Rc、Re为偏置电路，使V1V2工作于甲乙类。
C、只用单电源Ucc，所以必须增加大电容C . 静止态时UE=Ucc/2
UCC
RC
RB
V1
VD1
iC 1
V
D
E
2
c
c1
V2
RL uo
ui
V3
iC 2
ui
RE
UCC
V1 iC 1
c
E