第三章四互补对称功率放大电路
实验六_互补对称功率放大电路解读
实验十四互补对称功率放大电路学院：信息科学与技术学院专业：电子信息工程姓名：刘晓旭学号：2011117147一．实验目的1.了解功率放大电路的交越失真现象。
2.熟悉功率放大电路的工作原理及特点。
二．实验仪器及材料信号发生器示波器三．实验原理功率放大电路如图。
功率放大电路中的三极管具有甲类、乙类、甲乙类三种工作状态。
实际互补对称功率放大器中的三极管工作在甲乙类状态，适当的调节功率放大器中的RP电阻，就可以改变功率放大器的静态工作点，以减小功率放大器的交越失真。
本电路由两部分组成，一部分是由V1组成的共射放大电路，为甲类功率放大；一部分是互补对称功率放大电路，用D1、D2、R4，R5的R5来使V2、V3处于临界导通状态，以消除交越失真现象，为准乙类功率放大电路。
四．实验内容及步骤1.调整直流工作点，使M点电压为0.5Vcc。
2.测量最大不失真输出功率与效率。
3.改变电源电压（例如由+12V变为+6V），测量并比较输出功率和效率。
4.比较放大器在带5.1K和8Ω负载（扬声器）时的功耗和效率。
5.根据实验内容自拟实验步骤及记录表格。
五．实验结果1.连接电路图如下，调整电路使M点电压为0.5Vcc：2.当Vcc=12V时，测得各部分静态工作点的电压值如下：Vb VC VEV1 1.028V 5.363V0.248VV2 6.77V12V 6.037VV3 5.363V0V 6.013V输入频率为1kHz，振幅为10mv的正弦波测得数据如下：当Vi为10 mV时RL=+∞RL=5.1KΩRL=8ΩVO(V最大不失真129.92mV129.23mV30.11mV AV18.3718.27 4.26理论计算： Po=0.5*Vo2/RL Pv=0.5*Vcc*Ic η=Po/Pv得Po= 1.95mW Pv=0.0454W η=4.3％3.改变电源电压为6V，可测得各静态工作点的电压为：Vb VC VEV1825.36mV 3.265V74.49mV V2 4.43V6V 3.77V V3 3.265V0V 3.77V输入频率为1kHz，振幅为10mv的正弦波，测得数据及波形如下：当Vi为10 mV时RL=+∞RL=5.1KΩRL=8ΩVO(V最大不失真104.51mV94.87mV11.57mV AV14.7812.3 1.64计算： Po=0.5*Vo2/RL Pv=0.5*Vcc*Ic η=Po/Pv得Po= 0.2mW Pv=7.86mW η=2.54％4.当电源电压为9V时可得，各静态工作点电压为：Vb VC VEV1952.99mV 3.883V178.99mVV2 5.228V9V 4.515VV3 3.883V0V 4.506V输入频率为1kHz，振幅为10mv的正弦波，测得数据及波形如下：当Vi为10 mV时RL=+∞RL=5.1KΩRL=8ΩVO(V最大不失真125.662mV124.41mV21.66mV AV17.7717.59 3.065、比较放大器在带5.1KΩ和8Ω负载（扬声器）时的功耗和效率。
3甲乙类互补对称功率放大电路
(1)静态工作点Q的确定 输出电容C一定要容量很大, 三、甲乙类单电 T1 储有足够的电荷准备作为电源 C 源互补对称功率 + － 使用。 VCC/2 K uo 放大电路OTL T2 调整R1、R2改变T1、T2的工 RL 1.基本电路 作点使UK=VCC/2(使T1、T2工 2.工作原理 作状态一样) Ce
— = — ·o
Rc3 b1
1 U2om — Po = — · 2 RL
1 V2CC Pom — · — 8 RL 2 VCCUom U 2 om PT = 2 PT 1 = 2p - 4 RL 2 VCC P VCCUom = PVm= 2pR p RL L V
0 0.5
uBE /V
+VCC
ui=0
ui
－ Rc3
D1 + +
－ D2 － + －
T2 PNP
在电路图中的两只二极管D1 、D2 和 三极管T3就起到了这种作用 .当ui=0时, 电路处于静态,三极管 T3 导通 ( 因为是 PNP),D1、D2也导通,有电流通过D1、D2。
+
RL
uo
－
－VCC
D1、D2产生电压,这个电压是直接加 在T1、T2的基极上并被两极平分, 控制 推挽管微导通 这个电压稍大于1V,那么每只三极管的 过程分析 BE极间静态UBEQ就会稍大于0.5V。本页完 继续
静态工作点 甲乙类互补对称功率放大电路
0 0.5
Re3 +
T3 T1 NPN
uBE /V
+VCC
D1
ui
－ Rc3
D2
T2 PNP
－VCC
消除交越失真的关键是要使两 只推挽管T1、T2 没有截止状态 , 即在静态时 , 两只管 应当处于微 导通区域，当有输入信号ui 加至 二、甲乙类双电源互补对 + 基极时，管子能立即导通放大。 称功率放大电路OCL RL uo 所以在静态时应有 UBE1Q = UBE2Q 1.电路形式 － 稍大于0.5V. 2.消除交越失真原理 本页完 继续
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
03第3章功率放大电路
=Icm/π
因 Icm=Uom/RL≈Vcc/RL 代入PE一般式得
PE=2×[Vcc×(Vcc/RLπ)] =（4/π）×[（Vcc）2/2RL]
POM=（Vcc）2/2RL 得证
所以 ，PE=2×[Vcc×(Icm/π)]
3.2 互补对称功率放大电路 3．效率
(2) 每只管集电极最大损耗功率Pcm Pcm=0.2POM
3.3集成功率放大器
目前，已经能够将功率放大器和它前面的 推动级电路做在一块硅芯片上即成为集成 功率放大器。其优点是体积小、重量轻、 性能好、可靠性高。
有许多类型可供选用，按着IC手册要求 使用。
上述功放特点 甲乙类功放失真小，但效率较低乙类功放失真较大，但效率高
2）按工作频谱分 低频功放 高频功放 宽带功放 脉冲功率放大器
3）按 制做工艺分 ： 分立件功放 集成功放 4）按构成方式 ： 分变压器耦合 OCL型 OTL型
3.1 概述
3、功率放大器类型
甲类
甲乙类
乙类
3.2 互补对称功率放大电路
第3章 功率放大电路
3.1 概述 3.2 互补对称功率放大电路 3.3 集成功率放大器
功放 是电子设备中 不可少的单元电路 需要掌握 [教学要求] 掌握功放基本概念
了解功放电路参数
3.1 概述
什么是功率放大器 • 供给负载足够功率，控制它工作 • 一个能量转换器，直流电源能量 • 通常处于设备末级
3）取 UCES≈0，代入上式得 POM=(Vcc)2/2RL
4）测量输出功率方法 PO=(UOL)2/2RL
3.2 互补对称功率放大电路
2、直流电源供给功率PE 指两个电源供给的总功率
互补对称功率放大电路实验报告
互补对称功率放大电路实验报告《互补对称功率放大电路实验报告》嗨，小伙伴们！今天我要给大家讲讲我做的那个超级有趣又有点小挑战的互补对称功率放大电路实验。
一、实验前的准备我一听到要做这个实验，心里就像揣了只小兔子，既兴奋又有点紧张。
老师在课上讲这个实验的时候，我就感觉像是在听一个神秘的故事。
那些电路元件就像是故事里的小角色，每一个都有自己独特的作用。
我来到实验室，看到桌子上摆满了各种各样的元件，有晶体管、电阻、电容啥的。
我就像一个即将出征的小战士，在心里默默给自己打气。
旁边的同学也都一脸严肃又带着期待的表情。
我同桌还小声跟我说：“哎呀，这实验看起来好复杂，咱们能做好吗？”我拍拍胸脯说：“怕啥，就像搭积木一样，一块一块来呗。
”二、实验电路的搭建我拿起那些小小的晶体管，感觉它们就像一个个小士兵，等待着我把它们安排到合适的位置。
我先仔细地对照着电路图，找到对应的位置，把电阻一个一个地安上去。
这时候可不能马虎呀，要是放错了位置，就像把士兵派错了战场，那整个电路可就乱套了。
电容也很重要呢。
我拿着电容，就感觉像是拿着一个小小的能量储存罐。
我小心翼翼地把它插好，心里想着：“你可一定要好好工作呀。
”在搭建的过程中，我还和同组的小伙伴互相检查。
他看着我接的线，突然皱起眉头说：“你看这儿，这根线好像有点歪，会不会接触不良呀？”我一听，赶紧调整了一下，还笑着说：“多亏你眼尖，不然这电路要是出了问题，就像汽车少了个轮子，根本跑不起来。
”三、测试阶段当电路搭建好之后，就到了紧张刺激的测试阶段啦。
我就像一个探险家，即将探索一个未知的领域。
我轻轻地打开电源开关，眼睛紧紧地盯着示波器。
那屏幕上的波形就像是神秘的密码，等待着我去解读。
刚开始的时候，波形有点奇怪，歪歪扭扭的，不像老师给我们演示的那样漂亮。
我心里“咯噔”一下，这可咋办呢？我和小伙伴们开始仔细地检查电路。
我想，这电路就像一个小生命，肯定是哪里不舒服了。
我们就像医生一样，一个元件一个元件地排查。
互补对称功率放大电路
பைடு நூலகம் 三、动态分析
ui>0,T1导通T2截止，iL=iC1,RL上得到上正下负的电压； ui<0,T1截止T2导通，iL=iC2,RL上得到上负下正的电压。
•ui
t iC1 t iC2 t iL t
死 区 电 压
OCL电路的优缺点：
• 优点：电路省掉大电容，改善了低频响应， 又有利于实现集成化。 • 缺点：三极管发射极直接连到负载电阻上， 若静态工作点失调或电路内元器件损坏， 将造成一个较大的电流长时间流过负载， 造成电路损坏。实际使用的电路中常常在 负载回路接入熔断丝作为保护措施。
互补对称功率放大电路
• 互补对称：电路中采用NPN、 PNP两支晶 体管，其特性一致。利用NPN、PNP管轮 流导通，交替工作，在负载RL上得到一个 完整的被放大的交流信号。 • OTL: Output TransformerLess • OCL: Output CapacitorLess
OTL互补对称电路 互补对称电路
OTL电路的优缺点:
• 优点: 效率高； • 其缺点是会出现交越失真， • 可采用甲乙类互补对称电路
OCL互补对称电路 互补对称电路
• • • • 一、特点 1. 双电源供电; 2. 输出端不加隔直电容。 C的作用：隔直通交；储存电能，代替一个 电源。
二、静态分析
• 静态时，ui = 0V • → T1、T2均不工作 • →uo = 0V • UCE1=+Vcc, UCE2=－Vcc
• 一、特点 • 1. 单电源供电; • 2. 输出加有大电容。
二、静态分析
• 静态时，电源通过T1向C 充电，调整参数使得三极 管发射极电位：
VCC UA = , 2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 ( 2VCCU om
2 RL
U
2 om
)
U om
2 RL
RL
(VCC
U om ) 4
管耗与输出信号电压的幅度有关！
（2）最大管耗：
a.最大管耗时的U
的值：令：dp1
om
dU om
VCC
RL
U om 2 RL
0
得：U om
2VCC
0.6VCC时，pc1达最大值。
2VCC
第一级电压增益
Au1
uo1 ui
rbe1
1RL1 (1 1)R4
601.3 9.6 2 61 0.1
Au1(dB) 20 lg 9.6 19.6(dB)
第二级电压增益
Au1
uo ui 2
2
RL rbe2
2
4.7 / /5.1 2.2
2RL Pom
2 RL
2
2
Pom
0.2 Pom
0.2 VC2C 2 RL
最大管耗不应超过晶体管的最大允许管耗，即PＣ1m=0.2Pom＜PCM。
例3.4.1P99 已知：VCC=VEE=24V,RL=8Ω,求：pom,pDc,pc1及选管
解：（1）pom
U2 omm
2 RL
242 36(w) 28
采用正、负电源构成的乙类互补对称功率放大电路如下动画所
示，V1和V2分别为NPN型管和PNP型管，两管的基极和发射极分别连 接在一起，信号从基极输入，从发射极输出，RL为负载。要求两管 特性相同，且VCC=VEE。
0
特点：双电源，V1与V2交替工作，正负电源交替供电，输入与输 出之间双向跟随 。
原理：静态即ui = 0 时 ， V1 、 V2 均零偏置，两管的IBQ、ICQ 均为零，uo=0，电路不消耗功率。 ui > 0 时，V1正偏导通，V2 反偏截止，io= iE1=iC1,uO = iC1RL ； ui < 0 时，V1反偏截止，V2 正偏导通，io=iE2=iC2, uO = iC2RL ；
111
Au2 (dB) 20 lg111 41(dB)
RL1 R3 / / Ri2 5.1/ /1.7 1.3k
IC1
IC 2
1
2
0
Icm sin td (t)
I cm
PDC
VCC Icm
考虑UCE (sat ) : PDC 不考虑UCE (sat ) : PDC
VCC U om VCC
RL
VCC
1 2
VCC
RL
[
1 2
VCC
VC2C
+ + UCE4 UBE4 -
-
工当当通3U、 作；BuuE原iiV4U2=<理C微E00R：扩 导1时(R通大 从，2R小电 V21到、U路截大CVE（ 2止变4微c化） 导时通图 微)，。导V通1 微导通 充分导通 微导 当通所U；示CuEiV。41>微0U导R(B通从2E 4大(R到1 截小 止变R2化)调时R微)1，、导RV2通2可微。调导实U通际C电E4路充如分上导图通（b）和微（导c）
PDc
2VC2C
RL
2 242
8
45.9(W )
pc1
1 2
(45.9 36)
4.9(W )
(2) pc1m
VC2C
2RL
242
8 2
7.3(W )
(3)选管：PCM 7.3(W )
U(BR)CEO 2VCC 2 24 48(V )
二、放大电路的工作状态
放大电路按三极管在一个信号周期内导通时间的不同，可分为 甲类、乙类以及甲乙类放大。在整个输入信号周期内，管子都有电 流流通的，称为甲类放大，如下表所示，此时三极管的静态工作点
电流ICQ比较大；在一个周期内，管子只有半周期有电流流通的，称
乙类放大；若一周期内有半个多周期有电流流通，则称为甲乙类放 大。
n
Au Au1 Au 2 Au3 L Aun
Auk
k 1
n
Au (dB) Au1(dB) Au2 (dB) Aun (dB) Auk (dB)
k 1
RLK Ri(k 1) ; RSK RO(K 1)
多级放大电路的输入电阻：Ri = Ri1 多级放大电路的输出电阻：Ro = Ron
晶体管截止，当输出电压uo达到最大不失真输出幅度时，截止管 所承受的反向电压为最大，且近似等于2VCC。为了保证功率管不 致被反向电压所击穿，因此要求三极管的
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
克服交越失真的思路：管子工作在甲乙类,处于微导通状态。两管 合成后，相互补偿，消除失真 。 电路如下图（a）所示，利用二 极管进行偏置，直流电源给V1 、 V2提供静态电压。 2、甲乙类互补对称功率放大电路
§3.4 互补对称功率放大电路
教学要求
1.掌握甲类、乙类和甲乙类三类功率放大电路的工作原理; 2.理解交越失真形成机理；
3.了解复合管结构及其特性。
一、概述 对功率放大电路的基本要求 1.不失真情况下输出尽可能大的功率：I与U都大，管子工作在极限 状态。 2.提高效率： = Pomax / PDC 要高 3.集电极最大功耗: PC=PDC-PO功放管极限应用，选管要保证安全 。
2.电路的组成:
输入级：与信号源相连接 的第一级放大电路。 输出级：与负载相连接的 末级放大电路。 中间级：输入级与输出级 之间的放大电路。
（二）多级放大电路性能指标的估算
Au
uo ui
uo1 guo2 guo3 L ui ui 2 ui3
uon uin
Au1 gAu 2 gAu3 L
Aun
2 RL
U CE ( sat ) ] RL
(3)总管耗：PC PDC Pom 1
pc1 pc 2 2 ( PDC Pom )
(4)效率： PO
PDC
理想：m
4
§3.5 多级放大电路
教学要求: 熟悉零点漂移产生的主要原因及抑制零漂的方法； 掌握多级放大电路的几种主要耦合方式； 掌握理想运算放大器的理想条件。
（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 。
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
问题：两管交替导电时刻，输入电压小于死区 电压时，三极管截止， 在输入信号的一个周期内，V1、V2轮流导通时，基极电流波形在过 零点附近一个区域内出现失真，称为交越失真。且输入信号幅度越 小失真越明显。产生交越失真的原因：静态时，UBEQ=0 , ui尚小时， 电流增长缓慢 。
（二）功率和效率 1.输出功率：输出电流和输出电压有效值的乘积，就是功率放大电 路的输出功率。
Uom
0时 0
U
时
omm
m
VCC
4
U CE ( sat ) VCC
4
78.5%
实用中，放大电路很难达到最大效率，由于饱和压降及元件损 耗等因素，乙类推挽放大电路的效率仅能达到60%左右。
4.管耗
(1)每只管耗：
pc1
pc 2
1 2 ( pDC
po )
3、功率
（1）最大不失真输出功率：
P O
U
2 om
2RL
考虑UCE (sat )
:
pom
[
1 2
VCC
不考虑U
CE
(
sat
)
:
pom
VC2C 8RL
UCE (sat ) ]2 2 RL
(2)电源提供功率：
pDC
IC1
VCC 2
IC 2
VCC 2
VCC IC1
（1）输出功率：PO
U om 2
I cm 2
1 2 U om Icm ;
po
U
2 om
2 RL
1 2
RL
I
2 cm
I cm
U om RL
(2)最大不失真输出电压幅度：Uomm VCC UcE(sat) VCC