功率放大电路教案
第8章 功率放大电路
7.1 概述 ＊7.2 小功率放大器 7.3 互补对称功率放大电路 7.4 集成功率放大器 7.5 功率放大器实际应用电路
7.1
概述
功率放大就是在有较大的电压输出的同时，又 要有较大的电流输出。 前面学过的放大电路多用于多级放大电路的输 入级或中间级，主要用于放大微弱的电压或电 流信号。
7.3.2 单电源互补对称功率放大器 （OTL--无输出变压器电路） 当在电路中采用单电源供电 时，可采用图7-3-3所示的 电路。
图7-3-3 单电源互补对称功率放大器
图7-3-3中，功效管工作在乙类状态。静态时因电路对称， E点电位为 1 VCC ，负载中没有电流。
2
① vi正半周，T1导通，T2截止，io=iC1，负载RL上得到正半 周点
1、任务和特点：
（1）大信号工作状态
为输出足够大的功率，功放管的动态工作范围很大，功放管中的电 压、电流信号都是大信号，一般以不超过功放管的极限参数为限度。
（2）非线性失真问题
输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越 严重，如何减小非线性失真是功放电路的一个重要问题。
4
78 .5%
7.3.1 双电源互补对称 电路（OCL电路） （4）管耗PT
2 1 1 2 Vom 1 Vom PT 1 PT 2 PV PO · ·CC V 2 2 RL 2 RL 2 1 VomVCC Vom R 4 L
dVom
2 VomVCC Vom 4
代入式（7-3-7）得，T1、T2消耗功率的极限值为：
三极管及放大电路基础教案
三极管及放大电路基础教案章节一：三极管概述教学目标：1. 了解三极管的定义、结构和工作原理。
2. 掌握三极管的类型和符号。
教学内容：1. 三极管的定义：三极管是一种半导体器件，具有放大电信号的功能。
2. 三极管的结构：三极管由发射极、基极和集电极组成。
3. 三极管的工作原理：通过基极控制发射极和集电极之间的电流。
4. 三极管的类型：NPN型和PNP型。
5. 三极管的符号：NPN型三极管符号为“N”，PNP型三极管符号为“P”。
教学活动：1. 讲解三极管的定义、结构和工作原理。
2. 展示三极管的实物图和符号图。
3. 引导学生通过实验观察三极管的工作状态。
章节二：放大电路基础教学目标：1. 了解放大电路的定义和作用。
2. 掌握放大电路的基本组成和原理。
教学内容：1. 放大电路的定义：放大电路是一种通过反馈作用放大电信号的电路。
2. 放大电路的作用：放大微弱的信号，使其具有足够的功率驱动负载。
3. 放大电路的基本组成：电源、三极管、输入电阻、输出电阻和反馈电阻。
4. 放大电路的原理：通过三极管的放大作用，实现电信号的放大。
教学活动：1. 讲解放大电路的定义、作用和基本组成。
2. 展示放大电路的原理图和实际电路图。
3. 引导学生通过实验观察放大电路的工作状态。
章节三：三极管的放大特性教学目标：1. 了解三极管的放大特性。
2. 掌握三极管的放大原理。
教学内容：1. 三极管的放大特性：三极管的放大能力与基极电流、集电极电流和发射极电流之间的关系。
2. 三极管的放大原理：通过基极电流的控制，实现发射极和集电极之间电流的放大。
教学活动：1. 讲解三极管的放大特性和放大原理。
2. 分析三极管放大电路的输入和输出特性曲线。
3. 引导学生通过实验观察三极管的放大特性。
章节四：三极管放大电路的设计与应用教学目标：1. 了解三极管放大电路的设计方法。
2. 掌握三极管放大电路的应用。
教学内容：1. 三极管放大电路的设计方法：根据输入和输出信号的要求，选择合适的三极管、电阻等元件，设计合适的电路。
第五章 功率放大电路
V C（ C V
CC U CE (sat)） RL
2.2W
m
π 4
V CC
U CE(sat) V CC
65％
5.2.2 OTL电路
1 、 OCL 电 路 线 路 简 单 、 效率高，但要采用双电源供电， 给使用和维修带来不便。
2、采用单电源供电的互 补对称电路，称为无输出变压 器（Output transformerless）的 功放电路，简称OTL电路，如 图5.2.5所示。其特点是在输出 端负载支路中串接了一个大容 量电容C2。
第五章 功率放大电路
5.1 功率放大电路概述 5.2 乙类互补对称功率放大电路 5.3 集成功率放大器 *5.4 功率管的安全使用
教学目标
1、了解功放电路特点、分类、对功放电路要求。熟悉低频
功放电路主要技术指标。
2、熟悉OCL、OTL电路组成、工作原理、性能参数估算方
法。
3、掌握交越失真产生原因、消除交越失真方法。 4、掌握复合管组成原则。
教学目标
5、熟悉常用集成功率放大器（LA4102、LM386、TDA2030
等）引脚功能，了解其主要技术指标。熟悉集成功放应用电 路组成、外接元器件作用，会估算闭环增益。
6、选学BTL电路原理及其由集成功放构成的应用电路。
7、选学功放管二次击穿和热致击穿现象及其保护措施，功
放管等功率器件散热计算及散热片的选择。
2、功放管的最大耐压U（BR）CEO 当一只管子饱和导通时，另一只管子承受的最大反向电
压为2VCC。故
U (BR)CEO 2VCC
3、功放管的最大集电极电流
I
CM
VCC RL
4、选择示例
功率放大电路案例
2.什么是晶体管的甲类、乙类和甲乙类工作状态？
第 3.晶体管的最大耗散功率是否是电路的最大输出功率？ 三 晶体管的耗散功率最大时，电路的输出功率是最大吗？
版
童 诗
4.互补式功放电路的输出功率是否为单管功放电路的二倍？
白
本章讨论的问题：
工作时，
当 ui>0时 ，T1和T4导通， T2和T3 截止，负载上获得正 半周电压； 当 ui<0时 ，T2和T3导通， T1和T4 截止，负载上获得 负半周电压。
图9.1.1输出功率和效率的图解分析
2.在输入信号为正弦波时， 若集电极电流也为正弦波
直流电源提供的直流功率不变
R /L (=R C //R L )上获得的最大
交流功率P
/ Om
为
P0?m
?
(
I
CQ2)2来自RL??1 2
ICQ (ICQ RL?)
即图中三角形QDE 的面积
图9.1.1输出功率和效率的图解分析
三、功率放大电路的分析方法
采用图解法
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
1.无输入信号作用时 直流电源提供的直流功率为ICQ VCC 即图中矩形ABCO 的面积。
集电极电阻RC的功率损耗为I2CQ RC 即图中矩形QBCD 的面积。
晶体管集图电9.1极.1 耗(a)散共射功放率大为电路ICQ UCEQ 即图中矩形AQDO 的面积。
希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号 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。
变压器耦合乙类推挽功率放大电路
功率放大电路
第5章功率放大电路5.1 教学基本要求教学基本要求主要知识点熟练掌握正确理解一般了解低频功率放大电路的特点、分类、效率和失真问题√√乙类互补推挽功率放大电路的工作原理及主要性能指标计算甲乙类互补推挽功放电路工作原理√互补推挽功率放大电路单电源功率放大电路工作原理√低频功放的能量和效率√功率器件与散热几种功率器件的特点、功率器件的散热√集成功率放大器√5.2 重点和难点一、重点1．理解甲类、乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率与静态工作点设置的关系。
2．乙类功放的工作原理和功率参数计算方法。
二、难点1．正确理解乙类和甲乙类低频功率放大器中放大管的电流流通角、波形失真及其解决方法。
2．乙类和甲乙类低频功率放大器的功率、效率计算以及提高效率。
5.3 知识要点甲类功放及特点乙类功放及特点1．低频功率放大器甲乙类功放及特点主要技术要求乙类互补对称功率放大器交越失真及其解决办法2．互补对称功率放大器甲乙类互补对称功率放大器单电源互补对称功率放大器BTL功率放大器本课程中对低频功率放大器的讨论和分析的思路为：先讨论功率放大器的特殊问题甲类功放电路的组成、原理及其优缺点提高效率的途径乙类互补功放电路的组成、原理及其优缺点，功率计算(输出信号交越失真)为了克服交越失真甲乙类低频功放的组成、原理及其优缺点需要解决交流输出信号正负半周不对称问题采用自举电路。
然后介绍集成功放以及BTL功放电路等。
5.4 主要内容5.4.1 功率放大电路的特殊问题5.4.1.1 功率放大电路的特点和要求1．在不失真的前提下尽可能地输出较大功率由于功率放大电路在多级放大电路的输出级，信号幅度较大，功率放大管往往工作在极限状态。
功率放大器的主要任务是为额定负载LR提供不失真的输出功率，同时需要考虑功率放大管的失真、功率放大管的安全(即极限参数CMP、CMI、CEO(BR)U)和散热等问题。
2．具有较高的效率由于功率放大电路输出功率较大，所以，效率问题是功率放大电路的主要要问题。
2024年度三极管基本放大电路教学设计教案
广泛应用于音频放大器、功率放大器、运算放大 器等领域，是实现电子设备高性能化的重要手段 之一。202 Nhomakorabea/3/23
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THANKS
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12
共射极放大电路组成与工作原理
组成
共射极放大电路由三极管、输入电阻、输出电阻、电 源和负载等组成。
工作原理
在共射极放大电路中，输入信号加在三极管的基极与 发射极之间，输出信号从三极管的集电极与发射极之 间取出。当输入信号为正弦波时，三极管基极电流随 之变化，集电极电流也随之变化，且集电极电流的变 化量是基极电流变化量的β倍（β为三极管的电流放大 系数）。由于集电极电流的变化，使得集电极电阻上 的电压降也发生变化，从而实现了电压放大。
由多个单级放大电路串联而成，每级放大电路都 对信号进行一定的放大，从而实现更高的放大倍 数。
多级放大电路的性能特点
具有较高的放大倍数、较低的失真度、较宽的频 带宽度和良好的稳定性等。
多级放大电路的组成
包括输入级、中间级和输出级三部分，其中输入 级用于接收输入信号并进行初步放大，中间级用 于进一步提高放大倍数，输出级用于驱动负载并 提供足够的输出功率。
包括静态工作点分析、动态性能分析和频 率响应分析等，通过这些分析方法可以全 面了解放大电路的性能。
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学生自我评价报告
学生对三极管基本放大电路 的原理和组成有了深入理解 ，能够独立完成基本放大电
路的设计和搭建。
学生掌握了三极管基本放大 电路的性能指标和分析方法 ，能够准确评估放大电路的
静态工作点的设置方法
通过调整偏置电阻或电源电压来改变静态工作点。偏置电阻的大小决定了基极电流的大小 ，从而影响静态工作点的位置。
功率放大电路
课题项目:音频放大电路器的制作任务：功率放大电路的制作课程名称实用模拟电子电子技术项目教程授课类型新授班级13应用电子3+2班日期2014.5.6 课时 6教学目标知识目标：了解功率放大电路的常见类型，区分OCL功率放大电路与OTL功率放大电路的结构，分析其工作原理。
安装调试常用集成音频功率放大电路能力目标：培养学生的理解能力，分析能力，动手能力情感目标：能安装调试音频放大电路教学重点功率放大电路的结构，工作原理教学难点功率放大电路的结构，工作原理教学方法讲述法；演示法；案例教学法课前准备1.相关项目模块2.参考教材3.教案教学后记及改进措施课堂教学安排一、功率放大电路的特点功率放大电路在多级放大电路中处于最后一级，又称输出级，其任务是输出足够大的功率去驱动负载，如扬声器、伺服电动机、指示仪表等。
从能量控制的观点来看，功率放大电路与电压放大电路没有本质的区别，但由于功率放大电路的任务是输出功率，通常在大信号状态下工作，所以功率放大电路与电压放大电路相比，功率放大电路又有一些新的特点：1.输出功率大为了获得大的功率输出，功放管的输出电压和电流的幅度足够大，往往在接近极限状态下工作。
2.效率高由于输出功率大，因此直流电源消耗的功率也大，这就存在一个效率问题。
所谓效率就是负载得到的有用信号功率和电源供给的直流功率的比值。
3.非线性失真功率放大电路是在大信号下工作，通常工作在在饱和区与截止区的边沿，所以不可避免地会产生非线性失真。
4.三极管的散热功率放大器在输出功率的同时，三极管消耗的能量亦较大，为了充分利用允许的管耗而使三极管输出足够大的功率，三极管的散热就成为一个重要问题。
5.性能指标以分析功率为主，主要计算输出功率、管子消耗功率、电源供给的功率和效率。
此外，在分析方法上，由于三极管处于大信号下工作，通常采用图解法。
二、功率放大电路的分类根据功率放大电路中三极管静态工作点设置的不同，可分成甲类、乙类和甲乙类三种甲类放大器的工作点设置在放大区的中间，这种电路的优点是在输入信号的整个周期内三极管都处于导通状态，输出信号失真较小（前面讨论的电压放大器都工作在这种状态），缺点是在没有输入信号时，三极管有较大的静态电流C I ，这时管耗C P 大, 电路能量转换效率低。
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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功率放大电路的特点及类型
[教学目的]
掌握互补功率放大电路的工作原理,熟悉实际功放OCL电路
[教学重点和难点]
互补功率放大电路的最大输出功率、转换效率和最大输出
[教学内容]
一、主要特点
1.由于输出电压或输出电流的幅度较大，功率放大电路必须工作在大信号条件
下，因而容易产生非线性失真。
如何尽量减小输出信号的失真是首先要考虑的问题。
2.输出信号功率的能量来源于直流电源，应该考虑转换的效率。
3.半导体器件在大信号条件下运用时，电路中应考虑器件的过热、过流、过压、
散热等一系列问题，因此要有适当的保护措施。
二、基本类型
功率放大电路主要有互补对称式和变压器耦合推挽式两种类型。
1、互补对称式
OTL功率放大器要求输入端(T1、T2基极)上的静态电压也为Vcc/2，即
VI=(VCC/2)+Vi。
单电源互补对称功率放大器增加了一只大容量(几百～几千微法)的电解电容。
当静态时(Vi=0)，T1和T2都截止。
它们的射极电压为V cc /2，所以电容C上充有Vcc/2的电压，输出Vo= -Vc=0。
信号Vi为正半周时，T1导电，使T2截止，负截RL上流过正半周电流；信号为负半周时，电容器C上的电压Vcc/2作为电源，T2导电，T1截止，负载上流过负半周信号电流。
所以电容C要有足够大的容量，使得在信号负半周时能提供出较大的电流。
互补对称功率放大器由于在静态条件下T1和T2都处于截止状态，所以它的静态功耗为零，但在动态时存在严重的交越失真。
为了克服交越失真，必须给互补对称功率放大电路设置一定的静态工作点(使信号Vi=0时，T1、T2管都处于微导电状态)。
根据静态工作点的不同设置，互补对称功率放大器可以工作在乙类功放，即导电角θ=180°；甲类功放，即导电角θ=360°和甲乙类功放，即导电角在θ=180°～360°。
2.变压器耦合推挽式
变压器耦合的突出优点是，通过改变变压器的变比，能找到一个最佳的等效负载(此时输出功率最大，且不失真)。
并且，在不提高电源电压的条件下，可以使输出电压的幅度Vom超过电源电压。
[小结]
1.功率放大电路是在电源电压确定的情况下,以输出最大不失真的信号功率各
具有尽可能高的转换效率为组成原则,功放管常常工作在尽限应用状态。
2.低频功放电路有变压器耦合乙类推换电路、OTL电路、OCL电路和BTL电路。
[复习]
1.功放电路的性能指标:最大输出电压、最大输出功率和效率
2.功放电路的分类:甲类、乙类、甲乙类、丙类和丁类
变压器耦合、OTL、OCL和BTL。