互补对称功率放大电路
互补对称功率放大电路克服交越失真
互补对称功率放大电路克服交越失真随着现代通信技术的快速发展，射频功率放大器在通信系统中起着至关重要的作用。
然而，传统的单端功率放大器在处理高频信号时往往会出现交越失真的问题，这对通信系统的性能和稳定性带来了挑战。
为了克服这一问题，互补对称功率放大电路被广泛研究和应用。
互补对称功率放大电路采用了NPN晶体管和PNP晶体管相结合的方式，利用它们互补对称的特性可以有效地抑制交越失真，提高功率放大器的线性度和稳定性。
针对这一主题，本文将着重介绍互补对称功率放大电路克服交越失真的原理和优势，并结合具体的实验数据和案例进行探讨，旨在全面深入地了解互补对称功率放大电路的工作原理和实际应用。
1. 互补对称功率放大电路的原理互补对称功率放大电路是利用NPN晶体管和PNP晶体管的互补对称特性，将它们灵活地组合在一起，以实现正半周和负半周信号的放大。
在这种电路结构中，NPN晶体管和PNP晶体管分别承担正负信号的放大任务，可以实现信号的互补放大和恢复，从而有效地抑制了交越失真。
2. 互补对称功率放大电路的优势互补对称功率放大电路相比传统的单端功率放大器具有诸多优势：1) 有效抑制了交越失真。
由于互补对称功率放大电路采用了NPN和PNP晶体管的互补对称结构，可以在一定程度上抵消NPN和PNP晶体管的非线性特性，从而有效地抑制了交越失真的发生，提高了功率放大器的线性度和稳定性。
2) 提高了整体的效率。
由于互补对称功率放大电路能够实现信号的互补放大和恢复，可以提高功率放大器的整体效率，减少功率损耗，提高系统的能效比。
3) 扩展了功率放大器的应用范围。
互补对称功率放大电路不仅可以用于射频功率放大器，还可以应用于音频功率放大器以及其他需要高稳定性和线性度的放大器中，具有较广泛的应用前景。
3. 实验数据和案例分析为了验证互补对称功率放大电路的性能优势，我们进行了一系列的实验和案例分析。
通过对比传统的单端功率放大器和互补对称功率放大电路在不同频率和功率下的输出波形和失真程度，我们发现了以下几点：1) 在高频信号下，互补对称功率放大电路能够有效地抑制交越失真，输出波形更为清晰，失真程度更低。
互补对称功率放大电路消除交越失真 -回复
互补对称功率放大电路消除交越失真-回复中括号内的内容为主题，写一篇1500-2000字文章，一步一步回答: 互补对称功率放大电路（Complementary Symmetry Power Amplifier, CSP）是一种常用的功率放大器设计方案，能够有效地消除交叉失真（Cross-over Distortion），提供高质量的音频放大效果。
本文将一步一步地介绍互补对称功率放大电路的原理和设计步骤，以及它是如何消除交叉失真的。
【第一步：互补对称功率放大电路的原理】互补对称功率放大电路的原理基于NPN型晶体管和PNP型晶体管的互补驱动。
它使用两个互补驱动晶体管，一个用于放大输入信号的正半周，另一个用于放大输入信号的负半周，从而实现高效的功率放大。
互补对称功率放大电路通常由三个主要部分组成：输入级别（input stage）、驱动级别（driver stage）和输出级别（output stage）。
输入级别负责将音频信号转换为电流。
通常采用差动放大器电路，以保证输入信号的高准确度和低失真度。
输入级别的输出信号进入驱动级别。
驱动级别用于增强输入级别的信号，并将其传递给输出级别。
驱动级别通常由多级放大器组成，以提供足够的放大和驱动能力。
它的输出信号进入输出级别。
输出级别负责将驱动级别的高电压、高电流信号转换为音频输出信号。
输出级别通常采用互补对称结构，其中NPN型和PNP型晶体管交替工作。
这种结构使得输出级别能够提供高电压放大和高电流驱动能力。
【第二步：交叉失真的产生和性质】交叉失真是由于互补对称功率放大电路在NPN型晶体管和PNP型晶体管之间的开关转换时，存在的瞬态过程造成的。
在信号切换时，由于晶体管的开关失真，导致输出电流在两个晶体管之间短暂地消失，从而在音频信号的过渡区域产生交叉失真。
交叉失真主要表现为输入信号的零点附近出现的非线性失真。
它会导致音频信号的畸变和谐波失真，降低音频设备的音质。
【第三步：如何消除交叉失真】互补对称功率放大电路可以通过一些设计和优化来有效地消除交叉失真。
ocl互补对称功率放大电路的管子的功耗
OCL互补对称功率放大电路是一种常见的电子电路，它主要应用于音频功率放大器中。
在OCL电路中，功率放大电路通常采用晶体管作为主要的功率放大元件。
在使用OCL电路时，设计者需要对晶体管的功耗进行充分的考虑，以确保电路的稳定和可靠运行。
本文将重点讨论OCl互补对称功率放大电路中晶体管的功耗问题。
1. 晶体管功耗的影响因素晶体管的功耗是由多个因素共同决定的，其中最主要的因素包括工作电压、工作电流和工作温度。
在OCL电路中，晶体管通常需要承受较大的工作电流和电压，同时还要考虑电路的工作温度。
这些因素将直接影响晶体管的功耗，因此在设计OCL电路时，需要全面考虑这些因素。
2. 降低功耗的措施为了降低OCL电路中晶体管的功耗，可以采取多种措施。
可以通过合理的电路设计来减小工作电流和电压，从而降低晶体管的功耗。
可以选择具有低功耗特性的晶体管来替换传统的晶体管，这样可以有效地降低整个电路的功耗。
另外，还可以通过增加散热设备来降低晶体管的工作温度，从而减小功耗。
3. 晶体管功耗的测量方法在实际应用中，需要对OCL电路中晶体管的功耗进行精确的测量。
常见的测量方法包括使用多用表来测量晶体管的电压、电流和温度，然后通过这些数据来计算出晶体管的功耗。
还可以借助专门的功耗测试仪器来直接测量晶体管的功耗，以获取更准确的结果。
4. 功耗与性能的平衡在设计OCL电路时，需要平衡功耗和性能之间的关系。
通过合理的设计和选用适当的元件，可以在不显著牺牲性能的前提下降低电路的功耗。
在设计OCL电路时，需要全面考虑功耗和性能之间的关系，以实现最佳的设计效果。
总结起来，OCL电路中晶体管的功耗是影响电路性能和稳定性的重要因素。
通过合理的电路设计和选材，可以有效降低晶体管的功耗，从而提高整个电路的效率和可靠性。
在今后的设计中，需要更加重视晶体管功耗的问题，以实现更加节能和可靠的OCL功率放大电路。
第一部分：OCL互补对称功率放大电路的管子的功耗问题现代音频功放电路中，OCL互补对称功率放大电路使用的管子功耗一直是设计者非常关心的问题。
第二节-互补对称式功率放大电路资料
π
RL
4= 78.5% 与OCL一样
25
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第二节 互补对称式功率放大电路
（3）功率三极管的极限参数 ▼ 集电极最大允许电流ICM
Icm
VCC
UCES RL
VCC RL
Icm
VCC
/ 2 UCES RL
VCC 2 RL
ICM
VCC 2 RL
▼ 集电极最大允许反向电压U(BR)CEO
3．对于OCL或OTL电路，当负载电阻 减小时，最大输出功率( 增加 ) 。 4．当功率管的饱和压降VCES增大时， 各 指 标 的 变 化 为 Pomax( 减小 ) ， ηmax( 减小 )。
ηmax =
pomax = π pVmax 4
V2 om max VCC2
28
第二节 互补对称式功率放大电路
（2）效率
当输出最大功率时，放大电路的效率等于最大输
出功率Pom与直流电源提供的功率PV之比。
PV =
VCC
×
1 π
π
0 Icmsinωtd(ωt) =
2VπCCIcm≈
2V2CC πRL
当忽略饱和管压降UCES 时，OCL乙类和甲乙类互补 对称电路的效率为
η=
Pom PV
≈
π 4= 78.5%
如果考虑三极管的饱和管压降UCES ，则OCL乙类和 甲乙类互补对称电路的效率将低于此值。
则：Vom
=
2 π VCC
0.6VCC
即VOm= 0.6VCC时PT1最大，所以每管的最大管耗为
PT1m
=
1 VCC2 π2 RL
0.2Pom
注：Pom
VCC2 2RL
15-3互补对称功率放大电路
c1
T2 i RL c2
+ uo –
–UCC OCL原理电路
OCL 电路和 OTL 电路的比较
OCL 电源 信号 频率响应 电路结构
2
OTL 单电源 交流 fL 取决于输出耦合电容 C 较复杂
2
双电源 交、直流 好 较简单
Pomax
1 U om 1 V CC 2 RL 2 RL
1 U om 1 V 2CC 2 RL 8 RL
2
二、复合管互补对称放大电路
1. 复合管(达林顿管) 目的：实现管子参数的配对
(1 + 2 + 12) ib1 1 ib1 ib1 V1 ib ie ic
2(1+1) ib1
V2
1 2
rbe= rbe1+ (1 + 1) rbe2 (1 + 1) (1 + 2) ib1 = (1 + 1 + 2+ 12) ib1
2 VCCVom Vom PT = PV PO ( ) RL 4
对一只三极管:
2
PTmax 0.2 Pomax
甲乙类互补对称功率放大电路
乙类放大的的交越失真 ui
t 死区电压 T1 +USC
u´ o ´ t
u"o t
ui
T2
iL RL -USC
uo
uo
t 交越失真
交越失真：输入信号 ui在过零 前后，输出信号出现的失真便 为交越失真。
乙类：静态电流为0，BJT
只在正弦信号的半个周期
内均导通。
晶体管的工作状态
IC Q
O
iC
UCE
O
互补对称功率放大电路解读
互补对称功率放大电路
互补对称功率放大功率放大电路的特点及类型
1.功率放大电路的特点
功率放大电路的任务是向负载提供足够大的功率,这就要求①功率放大电路不仅要有较高的输出电压,还要有较大的输出电流.因此功率放大电路中的晶体管通常工作在高电压大电流状态,晶体管的功耗也比较大.对晶体管的各项指标必须认真选择,且尽可能使其得到充分利用.因为功率放大电路中的晶体管处在大信号极限运用状态,②非线性失真也要比小信号的电压放大电路严重得多.此外,功率放大电路从互补对称功率放大电路
1.OCL功率放大电路
静态(ui=0)时,UB=0,UE=0,偏置电压为零,V1,V2均处于截止状态,负载中没有电流,电路工作在乙类状态.
动态(ui≠0)时,在ui的正半周V1导通而V2截止,V1以射极输出器的形式将正半周信号输出给负载;在ui的负半周V2导通而V1截止,V2以射极输出器的形式将负半周信号输出给负载.可见在输入信号ui的整个周期内,V1,V2两管轮流交替地工作,互相补充,使负载获得完整的信号波形,故称互补对称电路.
由于V1,V2都工作在共集电极接法,输出。
第三章四互补对称功率放大电路
一个信号 状态 周期内导
通时间
工作特点
整个周 失真小，静态电流
甲类 期内导 大，管耗大，效率
通
低。
半个周 失真大，静态电流
乙类 期内导 为零 ，管耗小，
通
效率高。
甲乙 类
半个多 周期内 导通
失真大， 静态电 流小 ，管耗小，
效率较高。
图示
三、乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL — Output Capacitorless) （一）电路组成及工作原理
U(BR)CEO＞2VCC=2×24V=48 V。 放大电路在最大功率输出状态时，集电极电流幅度达最大值
Icmm，为使放大电路失真不致太大，则要求功率管最大允许集电
极电流ICM满足ICM＞Icmm=VCC/RL=3A。
四、甲乙类互补对称功率放大电路 （一）甲乙类双电源互补对称功率放大电路
1、乙类互补对称功放的交越失真
2
4.7 / /5.1 2.2
111
Au2 (dB) 20 lg111 41(dB)
RL1 R3 / / Ri2 5.1/ /1.7 1.3k
总的电压增益： Au=Au1·Au2=(-9.6) ×(-111)=1066 A(dB)=Au1(dB)+Au2(dB)=19.6+41=60.6(dB)
（三）甲乙类单电源互补对称放大电路 OTL电路： 1.电路组成
2.工作原理
当 ui > 0 时：V2 导通，C 放电，V2 的等效电源电压 0.5VCC。 当 ui < 0 时：V1导通，C 充电，V1 的等效电源电压 + 0.5VCC。 注意： 应用 OCL 电路有关公式时，要用 VCC / 2 取代 VCC 。
3.4互补对称功率放大电路
Icm
二、性能分析
2. 电源功率
续
π I cm 1 由于 I C1 AV） = I C2 AV） = （ （ ∫ I cm sinω t d(ω t ) = π 2π 0
） 故得 PDC = IC1（AV）VCC + IC2（AV）VEE = 2IC1 （AV） VCC （ ） （ ）
2VCCUom = 2IcmVCC/π = π π RL
OTL 单电源 交流 fL 较复杂
2 1 Uom
1 U2om 2 RL
≈
1 V 2CC 2 RL
2 RL
1 (VCC / 2)2 ≈ 2 RL
3.4 复习要点
主要要求： 主要要求：
1. 了解功放的特点、类型。 了解功放的特点、类型。 2. 理解乙类和甲乙类功放电路的组成、工作原理、 理解乙类和甲乙类功放电路的组成、工作原理、 乙类和甲乙类功放电路的组成 功率与效率的计算，功率管的选用。 功率与效率的计算，功率管的选用。 3. 理解复合管的组成与特点。 理解复合管的组成与特点。
2 om m 2
2 CC
只有充分激励，才能输出最大不失真功率。 只有充分激励，才能输出最大不失真功率。
二、性能分析
2. 电源功率
续
π I cm 1 由于 I C1 AV） = I C2 AV） = （ （ ∫ I cm sinω t d(ω t ) = π 2π 0
iC1 O iC2 O t t
Icm
V1
−
V2
+
通常要接泄放电 阻，以减小等效 穿透电流。 穿透电流。
复合管的特点
类型同首管。 类型同首管。 β ≈ β1 β2 同型复合管输入电阻增大，异型复合管输入电阻同首管。 同型复合管输入电阻增大，异型复合管输入电阻同首管。 输出电流和饱和压降同末管。 输出电流和饱和压降同末管。 V1 V2 V2 NPN PNP + PNP PNP
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15.8.2 互补对称放大电路
互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本 形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，被 称为无输出变压器(Output Transformerless)电路， 简称OTL电路。若互补对称电路直接与负载相连， 输出电容也省去，就成为无输出电容(Output Capacitorless)电路，简称OCL电路。 OTL电路采用单电源供电， OCL电路采用双电源 供电。
+ uo -
4、单电源互补对称功率放大电路（OTL） +UCC T1 A D2 R2 T2 RL -UCC
OCL电路 OTL电路
R1 + uI D1
R1 + D1 uI T1 A + T2 RL C
+UCC
+ uo -
D2 R2
+ uo -
5、复合管：为了满足在互补对称功率放大电路中一对特性
对称的PNP型和NPN型功率管难于配型的问题。
uo
O
t
交越失真
t
克服交越失真的方法： 加偏置，建立合适的静态工作点，使两管均工作 在临界导通和微导通状态，避开死区段，即工作在 甲乙类工作状态。 方法：在T1、T2间串联两支二极管。 R1 + T1 D1 uI 3、双电源互补对称放大电路 A D2 OCL R2 T2 +UCC
RL -UCC
放大电路的工作状态
IC Q
O
iC
UCE
O
t
IC Q UCE
iC
O
OtΒιβλιοθήκη IC QOiC
O
UCE
t
甲类工作状态 晶体管在输入信号 的整个周期都导通， 静态IC较大， 失真小、 管耗大、 效率低。 乙类工作状态 晶体管只在输入信号 的半个周期内导通， 静态IC=0，波形严重 失真, 管耗小、效率 高。 甲乙类工作状态 晶体管导通的时间大于 半个周期，静态IC 0， 一般功放常采用。
ic1
ib
b
c
c
iC T1 T2 ie
e b
ib T1
iC
T2 ie
ec
c
复合NPN型
ib
b
iC T ie
e
复合PNP型
ib
b
iC T ie
e
1、复合管电流放大系数： 1 2 2、复合管的类型与第一个晶体管相同， 与后接晶体管无关。
15.8 互补对称功率放大电路
功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去
推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器工作、
仪表指针偏转、电动机旋转等。
从能量控制和转换的角度看，功率放大器和其他 放大器无本质区别。
15.8.1
对功率放大电路的基本要求
(1) 在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。 (2) 由于功率较大，就要求提高转换效率。 负载得到的交流信号功 率 η 电源供给的直流功率
1. 互补推挽输出级电路
+UCC T1 i ui T2 i RL c2
c1
uo
+ uo –
–UCC 互补输出电路原理图 u 动态时：i > 0V T1导通，T2截止 ui < 0V T2导通，T1截止
2、 交越失真
ui
由于没有直流偏置，当输入信号 低于晶体管的死区电压时，T1、T2 O 管都截止，RL上无电流通过，出现 一段零值区，这种现象称为交越失真。 即正、负半周交替过渡时出现的失真。 交越失真产生的原因 由于晶体管特性存在非线性， ui < 死区电压，晶体管导通不好。 三极管基极电流必须在发射结电压 大于某数值时才有显著变化。