模拟电路第十一章功率放大电路
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功率放大电路(基本放大电路)
(2-24)
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
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
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。
模拟电子技术单元11-3：乙类功率放大电路的失真及消除方法
三、乙类功率放大电路的失真及消除方法
1、 交越失真的消除 （UBE倍增电路）
图（b）是利用三极管的 VBE 为 T1 和 T2 管 提供所 需 偏压，其关系式为：
U BE4
R2 R1 R2
U B2B3
， 调整电阻R1、R2的阻 值，即可得到合适的偏压
值，这种方式在集成电路
中经常用到。
1、 交越失真
三、乙类功率放大电路的失真及消除方法
1、 交越失真的消除
克服交越失真的措施是避 开“死区”电压，静态时， 给T1和T2管提供较小的 正向偏置电压，使每一个 晶体管处于微导通状态。 即晶体管工作在甲乙类状 态。当输入信号一旦加入， 晶体管立即进入线性放大 区，从而消除交越失真。
图（a）是利用二极管的正向 导通压降为T1和T2管提供所 需偏压， 即UB1B2=UD1+UD2。
《模拟电子技术》
项目模块 扩放大器的分析与调试
一、功率放大电路概述 二、几种功率放大电路的介绍 三、乙类功率放大电路的失真及消除方法 四、甲乙类互补对称功率放大电路 五、采用复合管的改进型功率放大电路
六、功率放大器的组装调试
三、乙类功率放大电路的失真及消除方法
模拟电路OTL功率放大器课程设计报告
模拟电路OTL功率放大器课程设计报告一、实验目的实验要求：1.了解OTL功放结构、功能及其工作原理；2.熟悉OTL功放的设计方案，采用PSpice仿真软件对OTL功放进行仿真，分析OTL放大电路的特性及其模型；3.回顾支路电路中N型三极管及P型三极管在放大电路中的应用；4.学习分析OTL给定电路输入下的输入阻抗、输出阻抗、增益及模拟调节比的特性；5.学习分析抗干扰能力及抗杂讯能力的指标；6.设计OTL功放，分析工作性能，运用本实验所学的功能及技术分析性能参数的特征。
二、实验原理OTL功放是Operational Transconductance Amplifier的缩写，它是由一系列的支路元件组合而成的由双端操作放大器构成，其中包括NPN或PNP晶体管、双列自耦和双列电容。
OTL输出可以连接石英晶振延时装置、变压器、电子变压器或实际工作电压电流源作为输出电路，用以控制输出功率的大小。
OTL的工作原理是由于晶体管的双端操作实现的，当输入电压变化时，晶体管的内在电流也会改变，从而影响输出电流。
本实验采用PSpice仿真软件，对OTL功放进行仿真，来分析OTL放大电路的特性及其模型三、实验结果分析本实验采用PSpice仿真软件计算得到OTL功放特性图如下：图1 OTL功放特性图从图1中可以看出，当直流输入电压为Vin=2V时，输出电流为3.7mA，当输入电压为Vin=2.2V时，输出电流为4.307mA。
当Vin在2V-2.2V之间时，输出电流呈现出正性的电流改变趋势，也即正增益。
此外，根据图1，随着直流输入电压的增大，输出线性增益的增大，而放大器的输出电流值也在增大，这说明OTL功放能够有效放大信号。
四、总结通过本次课程设计，我们使用PSpice仿真软件对OTL放大器进行了仿真，并分析了电路模型、输入阻抗、增益、抗干扰与抗杂讯能力等特性，掌握了OTL放大器的基本原理及设计，深入了解了支路电路中N型三极管及P型三极管在放大电路中的应用。
《模拟电子电路及技术基础》课件功率放大电路(1)修改
为
0 π |θ| ωt
u BE
θ<90o
甲类功放电路及图解分析法
一. 电路
二. 甲类功放的图解分析
iC
UCC
iC
直直流直 直负直载直 线
iB
RB RL′
IC
RL ICQ
ICQ
Q
N1∶N2
ICQ
V
ui
＋
0
0
t
UCC
0
CB
UC
直交直 直流直负直 载线
k=
-
1
RL'
uCE
uCE
RL n2RL n N 1 : N 2
两路电源的平均电流
IE
2Icm
2U cm
RL
两路电源输出的平均功率
PE
I EU CC
2U cmU CC
RL
当信号最大时，Uom≈UCC，则电源输出的最大功率为
PEm
2(UCC UCES )UCC
RL
2U
2 CC
RL
V1
uo UCC
V2
RL UCC
(3). 效率η
U
2 cm
PL 2RL Ucm PE 2UcmUCC 4 UCC 4
CC
1 2 U cm ) 0
得出，当
U cm
2
UCC时，每管的管耗最大:
为
PCm
1 RL
[UCC
2
UCC
1 4
(2
UCC
)2
]
2
2
UC2C 2RL
即
PCm
2
2
PLm
0.2PLm
4. 电源和功率管极限参数的选择
《模拟电子技术基础》教学课件 4.1功率放大电路概述
第4章 功率放大电路
4.1 功率放大电路的概述 1.定义
4.1 功率放大电路的概述 4.2 双电源乙类功率放大电路 4.3 甲乙类功率放大电路 4.4 集成功率放大器
以提供给负载足够大的功率为目的的放大电路称为功率放大电路，简称功放。
输入信号
输入级
中间级
直流偏置电路
输出级
负载
4.1 功率放大电路的概述
（5）考虑极限参数ICM、PCM、U(BR)CEO
由于功率管工作在接近于极限工作状态，必须考虑它的极限参数。
4.1 功率放大电路的概述
3.功率放大电路与电压放大电路比较 共同之处：
从能量控制的观点来看，没有本质的区别。 放大电路实质上都是能量转换电路。
不同之处：
它们要完成的任务是不同的。
①输入信号幅值不同
②动态指标不同
③分析方法不同
④散热和保护问题
4.1 功率放大电路的概述
4．功率放大电路的分类
iC
乙类放大：
θ＜π
O
iC
iC
iC
ICQ=0 tOຫໍສະໝຸດ Q uCE甲乙类放大：
ICQ
Q
π＜θ＜2π
O
tO
uCE
iC
iC
甲类放大：
在输入信号的整个周期内都有电流
ICQ
流过功率管。导电角θ=2π
O
Q
O
t
uCE
4.1 功率放大电路的概述
5. 功率放大电路的技术指标
①输出功率尽可能大 ②提供尽可能高的效率 ③非线性失真要小 ④应注意合理选择和正确使用功率管
iC
iC
ICQ
Q
O
O
t
uCE
4.1 功率放大电路的概述 1.定义
4.1 功率放大电路的概述 4.2 双电源乙类功率放大电路 4.3 甲乙类功率放大电路 4.4 集成功率放大器
以提供给负载足够大的功率为目的的放大电路称为功率放大电路，简称功放。
输入信号
输入级
中间级
直流偏置电路
输出级
负载
4.1 功率放大电路的概述
（5）考虑极限参数ICM、PCM、U(BR)CEO
由于功率管工作在接近于极限工作状态，必须考虑它的极限参数。
4.1 功率放大电路的概述
3.功率放大电路与电压放大电路比较 共同之处：
从能量控制的观点来看，没有本质的区别。 放大电路实质上都是能量转换电路。
不同之处：
它们要完成的任务是不同的。
①输入信号幅值不同
②动态指标不同
③分析方法不同
④散热和保护问题
4.1 功率放大电路的概述
4．功率放大电路的分类
iC
乙类放大：
θ＜π
O
iC
iC
iC
ICQ=0 tOຫໍສະໝຸດ Q uCE甲乙类放大：
ICQ
Q
π＜θ＜2π
O
tO
uCE
iC
iC
甲类放大：
在输入信号的整个周期内都有电流
ICQ
流过功率管。导电角θ=2π
O
Q
O
t
uCE
4.1 功率放大电路的概述
5. 功率放大电路的技术指标
①输出功率尽可能大 ②提供尽可能高的效率 ③非线性失真要小 ④应注意合理选择和正确使用功率管
iC
iC
ICQ
Q
O
O
t
uCE
功率放大电路工作原理
功率放大电路工作原理功率放大电路是指能够将输入信号的功率放大的电路。
在现代电子设备中，功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理，帮助读者更好地理解其工作原理。
首先，功率放大电路的基本结构包括输入端、输出端和放大器。
输入端接收输入信号，经过放大器放大后，输出到输出端。
放大器是功率放大电路的核心部件，它能够将输入信号的功率放大到一定的水平，以满足实际应用的需求。
在功率放大电路中，放大器通常采用晶体管、场效应管等器件。
这些器件能够根据输入信号的变化，控制电流或电压的变化，从而实现对输入信号的放大。
在放大器中，通常还会加入负载电阻、耦合电容等元件，以提高放大器的稳定性和线性度。
功率放大电路的工作原理可以通过以下步骤来解释，首先，输入信号经过输入端进入放大器，放大器根据输入信号的变化，控制输出端的电流或电压变化；其次，输出端的信号经过负载电阻等元件，最终输出到外部电路。
在这个过程中，放大器起到了将输入信号功率放大的作用。
在实际应用中，功率放大电路通常需要满足一定的性能要求，比如输出功率、频率响应、失真度等。
为了实现这些性能要求，设计功率放大电路需要考虑放大器的工作点、负载匹配、反馈电路等因素。
通过合理的设计，可以使功率放大电路达到较好的性能指标。
除了单级功率放大电路外，还有级联放大、并联放大等多种功率放大电路结构。
这些结构能够根据实际应用的需求，灵活地组合使用，以满足不同的功率放大要求。
总的来说，功率放大电路是现代电子设备中不可或缺的部分，它能够将输入信号的功率放大到一定水平，满足实际应用的需求。
通过合理的设计和优化，可以使功率放大电路达到较好的性能指标，为各种电子设备的正常工作提供保障。
综上所述，功率放大电路的工作原理是基于放大器对输入信号功率的放大，通过合理的设计和优化，能够实现对输入信号的有效放大，满足实际应用的需求。
希望本文能够帮助读者更好地理解功率放大电路的工作原理，为相关领域的研究和应用提供参考。
模拟电子技术-功率放大电路
2VCC Vom PV 22.5W RL
1 VCCVom Vom2 PT1 ( ) 5W RL 4
PT 2PT1 10W
18
功率BJT参数的选择
选择功放管时要求其极限参数要高于实际承受的最大值 最大允许耗散功率 PCM >PT1max 0.2Pom 耐压：| V(BR)CEO | > 2VCC
输出功率的大小等于 Vom Vom I om Vom Vom 功率三角形的面积 Po = 2 2 RL 2 RL 2 2 （见前页图） (Vom、Iom分别是交流输出电压及输出电流的幅值)
2
当Vom=VCC -VCES时, 得到 最大不失真输出功率Pom :
Pom (VCC VCES ) 2 2 RL
最大集电极电流：ICM > VCC / RL
19
乙类单电源互补对供电时, 输出端需接入大电容C 静态时电容上的电压
VCC vC 2
+VCC T1 vC RL
动态时电容相当于负电源, 为T2提供导通压降
VCC vi 2
+ C
其工作过程与双电源乙类功放相同
双电源形式（OCL） 单电源形式（OTL）
+VCC
T1
VCC vi 2
+ C
vC RL
+ vo -
T2
9
乙类双电源互补对称功放
电路组成 由一对NPN、PNP特性相同的互 iC1 iC2 补三极管组成，采用正、负双电
源供电。
工作原理
T1、T2在输入信号的正、负半周轮流导通，为推挽式
电路。 T1、T2导通时分别构成电压跟随器，则vo vi 。
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
电子科技大学模拟电路课件6.7功率放大器
第六章
模拟集成单元电路
6.7 功率放大器
在实际电子电路中： 电压型负载--有些负载需要有足够的电压范围才能
保证其应用效果，如模－数转换器就要有一定的电压 范围才能保证它的精度。
电流型负载--有的负载需要有足够的电流驱动才能 正常工作，如发光二极管只有在一定的电流流过时才 会发光，
功率型负载--而有些负载既需要足够的电压，也需 要有足够的电流，即需要有足够的功率才能正常工作， 如音频喇叭。
在分立元件电路中，可以通过使用电感或变压器来提高甲类 功率放大器的转换效率，达到近50％。
图6.59(a)是用电感代替集电极电阻的共射极放大电路。
图6.59 (a) 电感耦合甲类功率放大器 (b)直流和交流负载线
在直流时，电感相当于短路，在高频交流信号作用时相当于 开路。因此交流电流可全部耦合到负载上。
图6.61 由两个互补对称BJT 构成的推挽功率放大器
当输入电压 vI =0 时，两个BJT均截止，输出电压 vo＝0
假设发射结开启电压为0.7V，则当输入电压为 时，输出电压仍为零。
0.7V vI 0.7V
如果vI为正且大于0.7V，则Qn导通，Qp截止，电路类似于 射极跟随器，此时通过Qn提供的负载电流iL为正。
vCE
VCC 2
VP sin t
(6.172)
式中，Ip和Vp分别为集电极正弦电流的振幅和集射正弦电压的振幅。
考虑极限时的情况，Icp=IcQ，Vp= Vcc/2，则晶体管消耗的瞬时功率为
PQ
VCC I CQ 2
1 sin 2 t
VCC ICQ cos2 t
2
它的波形如图6.57(c)所示，其平均功率为
通常用总谐波失真（THD）来度量非线性失真的大小。
模拟集成单元电路
6.7 功率放大器
在实际电子电路中： 电压型负载--有些负载需要有足够的电压范围才能
保证其应用效果，如模－数转换器就要有一定的电压 范围才能保证它的精度。
电流型负载--有的负载需要有足够的电流驱动才能 正常工作，如发光二极管只有在一定的电流流过时才 会发光，
功率型负载--而有些负载既需要足够的电压，也需 要有足够的电流，即需要有足够的功率才能正常工作， 如音频喇叭。
在分立元件电路中，可以通过使用电感或变压器来提高甲类 功率放大器的转换效率，达到近50％。
图6.59(a)是用电感代替集电极电阻的共射极放大电路。
图6.59 (a) 电感耦合甲类功率放大器 (b)直流和交流负载线
在直流时，电感相当于短路，在高频交流信号作用时相当于 开路。因此交流电流可全部耦合到负载上。
图6.61 由两个互补对称BJT 构成的推挽功率放大器
当输入电压 vI =0 时，两个BJT均截止，输出电压 vo＝0
假设发射结开启电压为0.7V，则当输入电压为 时，输出电压仍为零。
0.7V vI 0.7V
如果vI为正且大于0.7V，则Qn导通，Qp截止，电路类似于 射极跟随器，此时通过Qn提供的负载电流iL为正。
vCE
VCC 2
VP sin t
(6.172)
式中，Ip和Vp分别为集电极正弦电流的振幅和集射正弦电压的振幅。
考虑极限时的情况，Icp=IcQ，Vp= Vcc/2，则晶体管消耗的瞬时功率为
PQ
VCC I CQ 2
1 sin 2 t
VCC ICQ cos2 t
2
它的波形如图6.57(c)所示，其平均功率为
通常用总谐波失真（THD）来度量非线性失真的大小。
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1.无输入信号作用时 无输入信号作用时 直流电源提供的直流功率为I 直流电源提供的直流功率为 CQ VCC 即图中矩形ABCO的面积。 即图中矩形 的面积。 的面积 集电极电阻R 的功率损耗为I 集电极电阻 C的功率损耗为 2CQRC 即图中矩形QBCD的面积。 的面积。 即图中矩形 的面积
图9.1.1 (a)共射放大电路 共射放大电路 晶体管集电极耗散功率为I 晶体管集电极耗散功率为 CQ UCEQ
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
第九章 功率放大电路
二、功率放大电路中的晶体管
在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求 在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大， 晶体管工作在极限应用状态。 晶体管工作在极限应用状态。 晶体管集电极电流最大时接近ICM 晶体管管压降最大时接近U（BR）CEO ） 晶体管耗散功率最大时接近PCM 选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散 选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散 各种保护措施。 热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施 热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。
+VCC T1 iC1 + uo
−
一、电路组成
ui = 0 T1 、 T2 截止 ui > 0 T1 导通 T2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL ui < 0 T2 导通 T1 截止 io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
第九章 功率放大电路
五、桥式推挽功率放大电路 Balanced Transformerless 电路） （BTL电路） 电路
单电源供电， 单电源供电，四只管子特性对称 静态时，四只晶体管均截止， 静态时，四只晶体管均截止， 输出电压为零。 输出电压为零。 工作时， 工作时， 导通， 当 ui>0时 ，T1和T4导通， 时 T2和T3 截止，负载上获得正 截止， 半周电压； 半周电压； 导通， 当 ui<0时 ，T2和T3导通， 时 T1和T4 截止，负载上获得 截止， 负半周电压。 负半周电压。
第九章 功率放大电路
2.在输入信号为正弦波时，若 在输入信号为正弦波时， 在输入信号为正弦波时 集电极电流也为正弦波 直流电源提供的直流功率不变 R/L(=RC//RL)上获得的最大 上获得的最大 交流功率P 交流功率 /Om为
1 ′ ′ P0′m = ( ) RL = I CQ ( I CQ RL ) 2 2
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
第九章 功率放大电路
第九章
功率放大电路
第九章 功率放大电路
9.1 9.2
第 四 版 童 诗 白
功率放大电路概述 互补功率放大电路 功率放大电路的安全运行 集成功率放大电路
9.3 9.4
图9.1.5 OCL电路 电路
不同类型的二只晶体管交替工作， 不同类型的二只晶体管交替工作，且均组成射极输出形式的 电路称为“互补”电路； 电路称为“互补”电路；二只管子的这种交替工作方式称为 互补”工作方式。 “互补”工作方式。
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
图9.1.4 OTL电路 电路
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
第九章 功率放大电路
四、无输出电容的功率放大电路 Output Capacitorless 电路） （OCL电路） 电路
双电源供电,T 双电源供电 1和T2特性对称 静态时: 均截止， 静态时 T1和T2均截止，输出电 压为零。 压为零。 工作时: 交替工作， 工作时 T1和T2交替工作，正、负 电源交替供电， 电源交替供电，输出与输入之间 双向跟随。 双向跟随。
I CQ VCC 1 P0 m = = I CQ VCC 2 2 2
即三角形QAB的面积 即三角形QAB的面积 在输入信号为正弦波时， 在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波 直流电源提供的功率不变 PV=ICQ VCC 电路的最大效率为: 电路的最大效率为 Pom / PV =50 ℅
赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 赣南师范学院物电学院电工电子教研室－－模拟电路多媒体课件 －－
2
I CQ
即图中三角形QDE的面积 的面积 即图中三角形
图9.1.1输出功率和效率的图解分析 输出功率和效率的图解分析
负载电阻R 上所获得的功率P 仅为P 的一部分。 负载电阻 L 上所获得的功率 O 仅为 /Om 的一部分 。 共射放大电路输出功率小，效率低（ ℅ 不宜作功放。 共射放大电路输出功率小，效率低（25℅） ，不宜作功放。
O
iC Icm 2π π π ICQ
O
Icm π
π 2π ωt π 甲类( 甲类(θ = 2π ) π
ωt
乙类( 乙类(θ = π )
2π ωt π 甲乙类( 甲乙类( π< θ < 2π ) π
丙类： 小于π 丙类： 导通角θ小于π 。 丁类：功放管工作在开关状态，管子 丁类：功放管工作在开关状态， 仅在饱和导通时消耗功率。 仅在饱和导通时消耗功率。
第九章 功率放大电路
实用的变压器功率放大电路
希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号 希望输入信号为零时，电源不提供功率， 愈大，负载获得的功率也愈大， 愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也 随之增大，从而提高效率。 随之增大，从而提高效率。 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 无输入信号， 无输入信号，二管截止 有输入信号， 有输入信号，二管交替 导通 同类型管子在电路中交 替导通的方式称为“ 替导通的方式称为“推 工作方式。 挽”工作方式。 图9.13(a)变压器耦合乙类推挽功率放大电路 变压器耦合乙类推挽功率放大电路
第九章 功率放大电路
9.1
功率放大电路概述
能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为 功率放大电路，简称功放 功放。 功率放大电路，简称功放。 功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯 功放既不是单纯追求输出高电压， 追求输出大电流， 追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的 情况下，输出尽可能大的功率。 情况下，输出尽可能大的功率。 功放电路的要求： 功放电路的要求： Pomax 大，三极管极限工作
图9.1.6 BTL电路 电路
因而负载上获得交流功率
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第九章 功率放大电路
小结: 小结
1、变压器耦合乙类推挽电路、OTL、OCL和BTL电路 、变压器耦合乙类推挽电路、 、 和 电路 中晶体管均工作在乙类状态，各有优缺点。 中晶体管均工作在乙类状态，各有优缺点。
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第九章 功率放大电路
功率放大电路的分类
在放大电路中，若输入信号为正弦波时， 在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管 在信号整个周期内导通情况分类 iC ICQ
O
iC Icm ICQ
η = Pomax / PV 要高
失真要小
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第九章 功率放大电路
9.1.1 功率放大电路的特点
一、主要技术指标
1.最大输出功率Pom 最大输出功率 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是 交流功率， 交流功率，表达式为Po＝IoUo。 最大输出功率是在电路参数确定的情况下， 最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能 获得的最大交流功率 2.转换效率η 转换效率 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之 直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。 比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。 3.最大输出电压Uom 最大输出电压
三、功率放大电路的分析方法
晶体管的输出特性曲线) 采用图解法 (晶体管的输出特性曲线 晶体管的输出特性曲线
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第九章 功率放大电路
9.1.2 功率放大电路的组成
一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路
集电极电流i 集电极电流 C 将严重失真。 将严重失真。
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第九章 功率放大电路
三、无输出变压器的功率电路Output Transfomerless 无输出变压器的功率电路 电路） （OTL电路） 电路
′ RL等效到原边的电阻为 RL = ( N1 2 ) RL N2
，全部消耗在管子上。 全部消耗在管子上。 则可作出交流负载线
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第九章 功率放大电路
在理想变压器的情况下， 在理想变压器的情况下，最大输出功率为
用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百~几千微法的电解电容器 几千微法的电解电容器） 用一个大容量电容取代了变压器 电容：几百 几千微法的电解电容器） 单电源供电,T 特性对称. 单电源供电 1和T2特性对称 静态时： 静态时：前级电路应使基极电位为 VCC/2，发射极电位为 CC/2 ，故电 ，发射极电位为V 容上的电压也V 容上的电压也 CC/2。 。 工作时： 轮流导通， 工作时： T1和T2轮流导通，电 路为射极跟随状态。 路为射极跟随状态。 OTL工作在乙类工作状态， 工作在乙类工作状态， 工作在乙类工作状态 会出现交越失真。 会出现交越失真。 如何消除？ 如何消除？
图9.1.1 (a)共射放大电路 共射放大电路 晶体管集电极耗散功率为I 晶体管集电极耗散功率为 CQ UCEQ
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第九章 功率放大电路
二、功率放大电路中的晶体管
在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，要求 在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大， 晶体管工作在极限应用状态。 晶体管工作在极限应用状态。 晶体管集电极电流最大时接近ICM 晶体管管压降最大时接近U（BR）CEO ） 晶体管耗散功率最大时接近PCM 选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散 选择功放管时，要注意极限参数的选择，还要注意其散 各种保护措施。 热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施 热条件，使用时必须安装合适的散热片和各种保护措施。
+VCC T1 iC1 + uo
−
一、电路组成
ui = 0 T1 、 T2 截止 ui > 0 T1 导通 T2 截止 io = iE1 = iC1, uO = iC1RL ui < 0 T2 导通 T1 截止 io = iE2 = iC2, uO = iC2RL
第九章 功率放大电路
五、桥式推挽功率放大电路 Balanced Transformerless 电路） （BTL电路） 电路
单电源供电， 单电源供电，四只管子特性对称 静态时，四只晶体管均截止， 静态时，四只晶体管均截止， 输出电压为零。 输出电压为零。 工作时， 工作时， 导通， 当 ui>0时 ，T1和T4导通， 时 T2和T3 截止，负载上获得正 截止， 半周电压； 半周电压； 导通， 当 ui<0时 ，T2和T3导通， 时 T1和T4 截止，负载上获得 截止， 负半周电压。 负半周电压。
第九章 功率放大电路
2.在输入信号为正弦波时，若 在输入信号为正弦波时， 在输入信号为正弦波时 集电极电流也为正弦波 直流电源提供的直流功率不变 R/L(=RC//RL)上获得的最大 上获得的最大 交流功率P 交流功率 /Om为
1 ′ ′ P0′m = ( ) RL = I CQ ( I CQ RL ) 2 2
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第九章 功率放大电路
第九章
功率放大电路
第九章 功率放大电路
9.1 9.2
第 四 版 童 诗 白
功率放大电路概述 互补功率放大电路 功率放大电路的安全运行 集成功率放大电路
9.3 9.4
图9.1.5 OCL电路 电路
不同类型的二只晶体管交替工作， 不同类型的二只晶体管交替工作，且均组成射极输出形式的 电路称为“互补”电路； 电路称为“互补”电路；二只管子的这种交替工作方式称为 互补”工作方式。 “互补”工作方式。
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图9.1.4 OTL电路 电路
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第九章 功率放大电路
四、无输出电容的功率放大电路 Output Capacitorless 电路） （OCL电路） 电路
双电源供电,T 双电源供电 1和T2特性对称 静态时: 均截止， 静态时 T1和T2均截止，输出电 压为零。 压为零。 工作时: 交替工作， 工作时 T1和T2交替工作，正、负 电源交替供电， 电源交替供电，输出与输入之间 双向跟随。 双向跟随。
I CQ VCC 1 P0 m = = I CQ VCC 2 2 2
即三角形QAB的面积 即三角形QAB的面积 在输入信号为正弦波时， 在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波 直流电源提供的功率不变 PV=ICQ VCC 电路的最大效率为: 电路的最大效率为 Pom / PV =50 ℅
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2
I CQ
即图中三角形QDE的面积 的面积 即图中三角形
图9.1.1输出功率和效率的图解分析 输出功率和效率的图解分析
负载电阻R 上所获得的功率P 仅为P 的一部分。 负载电阻 L 上所获得的功率 O 仅为 /Om 的一部分 。 共射放大电路输出功率小，效率低（ ℅ 不宜作功放。 共射放大电路输出功率小，效率低（25℅） ，不宜作功放。
O
iC Icm 2π π π ICQ
O
Icm π
π 2π ωt π 甲类( 甲类(θ = 2π ) π
ωt
乙类( 乙类(θ = π )
2π ωt π 甲乙类( 甲乙类( π< θ < 2π ) π
丙类： 小于π 丙类： 导通角θ小于π 。 丁类：功放管工作在开关状态，管子 丁类：功放管工作在开关状态， 仅在饱和导通时消耗功率。 仅在饱和导通时消耗功率。
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实用的变压器功率放大电路
希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号 希望输入信号为零时，电源不提供功率， 愈大，负载获得的功率也愈大， 愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也 随之增大，从而提高效率。 随之增大，从而提高效率。 变压器耦合乙类推挽功率放大电路 无输入信号， 无输入信号，二管截止 有输入信号， 有输入信号，二管交替 导通 同类型管子在电路中交 替导通的方式称为“ 替导通的方式称为“推 工作方式。 挽”工作方式。 图9.13(a)变压器耦合乙类推挽功率放大电路 变压器耦合乙类推挽功率放大电路
第九章 功率放大电路
9.1
功率放大电路概述
能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为 功率放大电路，简称功放 功放。 功率放大电路，简称功放。 功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯 功放既不是单纯追求输出高电压， 追求输出大电流， 追求输出大电流，而是追求在电源电压确定的 情况下，输出尽可能大的功率。 情况下，输出尽可能大的功率。 功放电路的要求： 功放电路的要求： Pomax 大，三极管极限工作
图9.1.6 BTL电路 电路
因而负载上获得交流功率
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第九章 功率放大电路
小结: 小结
1、变压器耦合乙类推挽电路、OTL、OCL和BTL电路 、变压器耦合乙类推挽电路、 、 和 电路 中晶体管均工作在乙类状态，各有优缺点。 中晶体管均工作在乙类状态，各有优缺点。
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功率放大电路的分类
在放大电路中，若输入信号为正弦波时， 在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管 在信号整个周期内导通情况分类 iC ICQ
O
iC Icm ICQ
η = Pomax / PV 要高
失真要小
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9.1.1 功率放大电路的特点
一、主要技术指标
1.最大输出功率Pom 最大输出功率 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。 功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是 交流功率， 交流功率，表达式为Po＝IoUo。 最大输出功率是在电路参数确定的情况下， 最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能 获得的最大交流功率 2.转换效率η 转换效率 功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之 直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。 比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。 3.最大输出电压Uom 最大输出电压
三、功率放大电路的分析方法
晶体管的输出特性曲线) 采用图解法 (晶体管的输出特性曲线 晶体管的输出特性曲线
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9.1.2 功率放大电路的组成
一、为什么共射放大电路不宜用作功率放大电路
集电极电流i 集电极电流 C 将严重失真。 将严重失真。
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第九章 功率放大电路
三、无输出变压器的功率电路Output Transfomerless 无输出变压器的功率电路 电路） （OTL电路） 电路
′ RL等效到原边的电阻为 RL = ( N1 2 ) RL N2
，全部消耗在管子上。 全部消耗在管子上。 则可作出交流负载线
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在理想变压器的情况下， 在理想变压器的情况下，最大输出功率为
用一个大容量电容取代了变压器(电容：几百~几千微法的电解电容器 几千微法的电解电容器） 用一个大容量电容取代了变压器 电容：几百 几千微法的电解电容器） 单电源供电,T 特性对称. 单电源供电 1和T2特性对称 静态时： 静态时：前级电路应使基极电位为 VCC/2，发射极电位为 CC/2 ，故电 ，发射极电位为V 容上的电压也V 容上的电压也 CC/2。 。 工作时： 轮流导通， 工作时： T1和T2轮流导通，电 路为射极跟随状态。 路为射极跟随状态。 OTL工作在乙类工作状态， 工作在乙类工作状态， 工作在乙类工作状态 会出现交越失真。 会出现交越失真。 如何消除？ 如何消除？