功率放大电路PPT课件
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第8章 功率放大电路
7 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：
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：
高频电子线路课件：丙类功率放大器性能分析
iC=g(uBE-Uon)
uBE≥Uon
iC
0
uBE＜Uon
θ为导通角。 0°≤θ≤180°。
(3.2.6)
iC=g(UBB+Ubmcosωt-Uon)
式(3.2.1)、 (3.2.2)和(3.2.6)分别给出了谐振功放输入回 路、 输出回路和晶体管转移特性的表达式。由这些公式可以 看出, 当晶体管确定以后, Ucm的大小与VBB、VCC、RΣ和Ubm四 个参数有关。利用图3.2.5所示折线化转移特性和输出特性曲线, 借助以上三个表达式, 我们来分析以上两个问题。在分析之前, 让我们先确定动态线的情况。
注意, 在过压状态时, iC波形的顶部发生凹陷, 这是由于进入 过压区后转移特性为负斜率而产生的。
Iclm IC0
0 欠压
Ucm
0
临界
过 压 R∑
欠压
c
PD
Po
PC 临界
过 压 R∑
图 3.2.7 谐振功放的负载特性曲线
由图3.2.7可以看到, 随着RΣ的逐渐增大, 动态线的斜率 逐渐减小, 由欠压状态进入临界状态, 再进入过压状态。在临界 状态时, 输出功率Po最大, 集电极效率ηc接近最大, 所以是最佳 工作状态。
1
1
C1 2f0Q1R1 2 175106 1.625 50 11.2 pF
L1
Q2 R2
2f0
57
2 175106
0.032H
C2
Q2 Q1
2f 0 Re
2
5 1.625 175106 182
16.9 pF
第一级与第二级之间的级间匹配网络虽然也采用T型网络， 但由于要考虑第一级放大器输出电容的影响，故不能直接采用 例1.4所得结果。第二级输出匹配网络同样要考虑第二级放大器 输出电容的影响，所以也不能直接采用倒L型匹配网络的公式。
丙类功率放大器的特点
2.3 丙类谐振功放的性能分析
5.放大特性
指VCC 、 VBB 、 RP固 定， Uim变化对放
大器性能的影响。
特点：随着Uim的增
大，先后经历： 欠压→临界→过压 且θ增大。 欠压时用于放大，过
压时用于限幅。
2.4 丙类谐振功放的电路
1.基极馈电电路
2.4 丙类谐振功放的电路
2.集电极馈电电路
源VBB应小于死区电压以保证晶体管工作于丙类状态， 一般VBB略小于0。集电极电压VCC是功率放大器的能
量来源。
2.2 丙类谐振功放的工作原理
2.工作原理
设输入ui为一余弦信号: u i Uimcost
则三极管的发射结电压：uBE VBBuiV BB U im cots
因为管子只在小半周期内导通，因而iB为脉冲电流。
2.1 丙类谐振功放的特点
1.与低频功放相比较
✓ 工作频率和相对频带不同 ✓ 负载性质不同 ✓ 工作状态不同
2.与小信号谐振放大器比较
✓ 对放大信号的要求不同 ✓ 谐振网络的作用不同 ✓ 工作状态不同
2.2 丙类谐振功放的工作原理
1.电路原理
三极管V在工作时应处于丙类工作状态，只有小部分 时间导通。LC谐振回路起到滤波和匹配作用。基极电
✓ 5.倍频器按其工作原理可分为丙类倍频器和参量倍频 器。
✓ 6.传输线变压器是以传输线原理和变压器原理相结合 的方式工作，因此具有良好的宽频带传输特性。
临界状态分析，如： 1
Po n2IcnU mcn m
Cnp PD o nC 1 2IIcC nU V 0m C cn Cm
• n越大，Pon和ηcn越小且＜n的谐波难滤除，所以
一般n取2~3级。
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
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
电路与电子技术基础 第3版课件第10章功率放大电路与直流稳压电源
IR UR
Uo
第十章 功率放大电路与直流稳压电源
（2）串联型稳压电路
电 路
+
调整管
与
取
电 子 技 术
Ui –
比较放大
样
电路
电
路
基准电压
基
础 工作原理:
3
Uo UF IB2 IC2 UC2 IB1
UCE1
版
Uo
输出电压：
UF
UZ
Rb Ra Rb
Uo
或
Uo
Rb Ra Rb
Uz
第十章 功率放大电路与直流稳压电源
0
I om
U om RL
子 技
PU
2I
C平
均U
＝2 CC RL
U omU CC
效率： PO Uom PU 4U CC
术 当输出电压最大幅值为：Uomax UCC
基 础 3 版
输 出 功 率 ：Po m ax
1 2RL
(UCC
UCES )2
1
U
2 om
x
2 RL
1
U
2 CC
2 RL
直流电源提供功率：
3
10.2.2 滤波电路
版
10.2.3 直流稳压电源
第十章 功率放大电路与直流稳压电源
研究对象：功率放大电路的特点与设计以及直流稳压电源。
电 关注焦点：提高功率放大电路的输出功率
路 与
第一节 功率放大电路
电
子
技 术
输入级
中间级
输出级
基
础
3
版
作用：输入阻
抗大、噪声低、
共模拟制能力
电压放大
第9章 功率放大电路
出波形不可避免地产生一定的非线性失真。在实际的功率放大
电路中，应根据负载的要求来规定允许的失真度范围。 4、分析估算采用图解法 由于功放中的晶体管工作在大信号状态，因此分析电路时， 不能用微变等效电路分析方法，可采用图解法对其输出功率和 效率等指标作粗略估算。
第9章 功率放大电路
5、功放中晶体管的保护及散热问题
•按照放大信号的频率，分为低频功放和高频功放。前者用于 放大音频范围（几十赫兹到几十千赫兹）的信号，后者用于放 大射频范围（几百千赫兹到几十兆赫兹）的信号。本课程仅介 绍低频功放。
第9章 功率放大电路
四、提高输出功率的方法
1. 提高电源电压 2. 改善器件的散热条件 普通功率三极管的外壳较小, 散热效果差, 所以允许的耗 散功率低。当加上散热片, 使得器件的热量及时散热后, 则 输出功率可以提高很多。例如低频大功率管3AD6在不加散热片
第9章 功率放大电路
二、变压器耦合功率放大电路
电源提供的功率为PV＝ICQ VCC
，全部消耗在管子上。
RL等效到原边的电阻为
RL (
N1 2 ) RL N2
则可作出交流负载线
第9章 功率放大电路
在理想变压器的情况下，最大输出功率为
I CQ VCC 1 P0 m I CQVCC 2 2 2
即三角形QAB的面积 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 电路的最大效率为: Pom / PV =50 ℅
第9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 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 无输入信号，二管截止 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“推 挽”工作方式。 图9.1.3变压器耦合乙类推挽功率放大电路
三极管及其放大电路 ppt课件
② 基区：很薄（通常为几微米～几十微米），低
掺杂浓度；(薄牛肉)
c
③ 集电区： 掺杂浓度要比发 射区低；
面积比发射区大；
N
b
P
N
e
ppt课件
7
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
2.1.2 BJT的电流放大作用
1.三极管的偏置 为实现放大，必须满足三极管的内部结构和外部 条件两方面的要求。
c
N
输出特性曲线可以划分为三个区域： 饱和区——iC受vCE控制的区域，该区域内vCE的 数值较小。此时Je正偏，Jc正偏
iC /mA
pp2t课5件℃
=80μA =60μA =40μA
=20μA
vCE /2V0
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的数值较 小。此时Je正偏，Jc正偏。
2.极限参数 （1）集电极最大允许电流ICM 指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允 许的最大电流。
ppt课件
27
第2章 半导体三极管及其基本放大电路
（1）集电极最大允许电流ICM
指BJT的参数变化不超过允许值时集电极允许的最大电流。
（2）集电极最大允许功率损耗PCM
表示集电极上
过流区
允许损耗功率
Ii
Io
+
+
Rs Vi
放大电路 Ri (放大器)
Vo
RL
-
-
Ri
Ri决定了放大电路从信号源吸取信号幅值的大
小，即它决定了放大电路对信号源的要求。
Ri越大，Ii就越小，放大电路从信号源索取的电流越
小。放大电路所得到的输入电压Vi越接近信号源电压Vs。
高频功率放大器实验(共10张PPT)
负载特性曲线 三种工作状态是指：欠压、临界和过压。
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 5MHz ，Uip-p≈2V的正弦信号。 负载特性曲线如下图所示：
测试条件：UCC = 12V，RL先用75Ω，回路处于谐振，
并在不失真状态下进行测试。分别改变RL的值，完成实
验指导书中的测试内容。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω， 测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状态下进行。 高频功率放大器实验板G2 1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 导通角θC、输出功率Po及效率η的测量 3）效率ηC的测量：
三种工作状态波形
3.导通角θC、输出功率Po及效率η的测量
高频功率放大器
一、实验目的
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基 本工作原理；
2．掌握高频功率放大器的调整方法和性能指 标的测试方法；
3．了解电源电压UCC、激励信号U bm及负载 RL对高频功率放大器的影响。
二、实验原理
1.实验电路图
高频功率放大器是发射 机的一个重要组成部分。它 的任务是：以高效率输出最 大的高频功率。由于高频功 放往往是放大高频窄带信号， 用谐振回路作为集电极的负 载，因此，高频功率放大器 几乎都采用导通角θ≤ 的 丙类工作状态。虽功率增益 比甲类和乙类小，但效率却
5.选做内容：
激励信号U bm对高频功率放大器的响 应的测试。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状
态 测下试进。行。分别改变Uip-p的值，完成实验指导书中表1-34内容的
实验报告要求见实验指导书。
高频功率放大器实验板G2
2.三种工作状态的观测
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 5MHz ，Uip-p≈2V的正弦信号。 负载特性曲线如下图所示：
测试条件：UCC = 12V，RL先用75Ω，回路处于谐振，
并在不失真状态下进行测试。分别改变RL的值，完成实
验指导书中的测试内容。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω， 测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状态下进行。 高频功率放大器实验板G2 1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基本工作原理； 导通角θC、输出功率Po及效率η的测量 3）效率ηC的测量：
三种工作状态波形
3.导通角θC、输出功率Po及效率η的测量
高频功率放大器
一、实验目的
1．进一步了解高频功率放大器（丙类）的基 本工作原理；
2．掌握高频功率放大器的调整方法和性能指 标的测试方法；
3．了解电源电压UCC、激励信号U bm及负载 RL对高频功率放大器的影响。
二、实验原理
1.实验电路图
高频功率放大器是发射 机的一个重要组成部分。它 的任务是：以高效率输出最 大的高频功率。由于高频功 放往往是放大高频窄带信号， 用谐振回路作为集电极的负 载，因此，高频功率放大器 几乎都采用导通角θ≤ 的 丙类工作状态。虽功率增益 比甲类和乙类小，但效率却
5.选做内容：
激励信号U bm对高频功率放大器的响 应的测试。
测试条件：UCC = 12V，RL=75Ω，回路处于谐振，并在临界状
态 测下试进。行。分别改变Uip-p的值，完成实验指导书中表1-34内容的
实验报告要求见实验指导书。
高频功率放大器实验板G2
2.三种工作状态的观测
功率放大电路
单边失真的正弦波
不失真的正弦波
半 波
§6-3 乙类推挽功率放大电路
教学目标： 1、了解乙类推挽功率放大电路组成
2、理解并掌握乙类推挽功率放大电路工作原理
3、理解电路存在的问题及解决办法
一、电路构成
T1 、T2 ：输入、输出变压器 V1 、V2 ：功放管
二、工作原理
1、无信号输入时： V1、V2截止，处于乙类状态。
3、 OCL功率放大电路存在的问题及解决办法。
教学目标：
1、掌握OCL电路组成 2、理解并掌握OCL电路工作原理
3、OCL电路存在的问题及解决的办法
（二）OCL电路
中点电压为UA=0 1、无信号输入时：
V1、V2处于乙类状态 2、有信号输入时：
（1）ui 正半周： 瞬时极性基极为正，发射极为负
V1导通—— 形成ic1（逆时针） —— RL左正右负
3、总结：iC1与iC2流经RL方向相反，RL可获得较
完整的正弦波。
三、改进电路 （一）电路构成
（二）工作原理
1、无信号输入时：V1、V2截止，处于乙类状态。 2、有信号输入时：
（1）ui 正半周：瞬时极性上正下负
1 —— Uc EC C 充电： V1导通 —— 形成ic1（逆时针） 2
ห้องสมุดไป่ตู้
V2截止 RL上正下负
1 2
电路缺点：效率低 3、管耗PC ： PC＝PE－Po 最大耗散功率PCM： PCM＝PE＝ECICQ＝2Pom
小
1、变压器的作用
2、计算变压比
结
3、甲类功率放大电路特点及缺点
作
业
1、甲类功放电路中RL=4Ω，RL’=100Ω，ηT=80%，
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在 vom2Vcc0.6V 4cc 处，将Vom=0.64VCC代入PT表达
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏 置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
问题，乙类工作状态在功率放大电路中就
不能采用。推挽电路和互补对称电路较好
地解决了乙类工作状态下的失真问题。
.
4
17.2 乙类互补功率放大电路
17.2.1 三极管的工作状态 17.2.2 乙类互补功率放大电路
的工作原理
.
5
17.2.1 三极管的工作状态
三极管根据导通时间可分为如下四个 状态，如图17.01所示。
当输入信号为负半周时，且幅度远
大于三极管的开启电压，此时PNP型三 极管导电，有电流通过负 载RL，按图 中方向由下到上，与假设正方向相反。 于是两个三极管一个正半周，一个负半 周轮流导电，在负载上将正半周和负半 周合成在一起，得到一个完整的不失真 波形。
动画17-1 .
9
严格说，输入信号很小时，达不到三极管 的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半 周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失 真称为交越失真。如图17.03所示。
.
18
17.3.1 单电源互补功率放大电路
单电源互补功率放大电路如图17.07所示。 当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC /2。 为了使负载上仅获得交流信 号，用一个电容器串联在负 载与输出端之间。这种功率 放大电路也称为 OTL 互补 功率放大电路。电容器的容 量由放大电路的下限频率确 定，即：
（1）电路组成 乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由
一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这 种电路也称为OCL互补功率放大电路。
图17.02 乙类互补功率. 放大电路及波形
8
（2）工作原理
当输入信号处于正半周时，且幅度
远大于三极管的开启电压，此时NPN型 三极管导电，有电流通过负载RL，按图 中方向由上到下，与假设正方向相同。
过电流区 过电压区 过损耗区 它们的位置如 图17.06所示。
图17. .06 三极管的极限工作区 17
17.3其它类型互补功率放大电路
除了双电源的标准互补功率放大电路外， 还有一些其它类型的互补功率放大电路。
17.3.1 单电源互补功率放大电路 17.3.2 采用复合管的互补功率放大电路 17.3.3 集成功率放大器 17.3.4 BTL互补功率放大电路 17.3.5 双通道功率放大电路
甲类-------三极管360°导电； 甲乙类----三极管180°～360°导电 乙类-------三极管180°导电 丙类-------三极管<180°导电
.
6
甲类360°导电
甲乙类180°～360°导电
乙类180°导电
丙类<180°导电
图17.01 三极管的四种工作状态
.
7
17.2.2 乙类互补功率放大 电路的工作原理
流电源功率PV 的表达式推导如下
PV
= VCCICC
VCC
2 2π
π
0
I
omsin
td(
t
)
VCC
2 2π
0πVRoLmsin td( t)
2 π
VC CVom RL
k Vom
即PV ∝Vom 。当Vom趋近VCC时，显然PV 近
似与电源电压的平方成比例。
.
13
3．三极管的管耗PT
电源输入的直流功率，有一部分通过三极 管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极 管上，形成三极管的管耗。显然
PT=PVPo2V πCRV C LomV 2oRm L 2
将PT画成曲线， 如图17.05所示。
图1. 7.05 乙类互补功放电路的管14耗
显然，管耗与输出电压幅度有关，图17.05中画阴影
线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最
大值。用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生
电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导 电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的 效率不高，理论上不超过25%。
.
3
功率放大电路必须考虑效率问题。为
了降低静态时的工作电流，三极管从甲类
工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此
时虽降低了静态工作电流，但又产生了失
真问题。如果不能解决乙类状态下的失真
设互补功率放大电路为乙类工作状态， 输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降， 负载上的最大不失真功率为
Poma =x(VCC R 2 V LCE)2 S(VC2 C R V LCE)2 SV 2C RL 2 C
Hale Waihona Puke .122．电源功率PV
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功
率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直
fL
=
2π
1 RLC
1 C
2π R f .L L
图17.07单电源OTL互补 功率放大电路
式，可得PTmax为：
PTma=x2V πCRC VLomV 2oRm L 2 2VCπC 0R .6LV 4CC(0.62R V 4L CC )2
2.5V 6CC 20.642VCC 2
2πRL
2RL
0.8Pomax0.4Pomax0.4Pomax
模拟电子技术基础
第十七讲
主讲 ：黄友锐
安徽理工大学电气工程系
.
1
17.1 概述 17.2 乙类互补功率放大电路 17.3 其它类型互补功率放大电路
.
2
17.1 概述
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的 的放大电路。为了获得大的输出功率，必须使
输出信号电压大； 输出信号电流大； 放大电路的输出电阻与负载匹配。
图17.03 交越失真
动画17-2 .
动画17-3
10
为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏 置，使之工作在甲乙类。此时的互补功率放大电 路如图17.04所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
图17.04 甲乙类互补功率放大电路
.
11
（3）参数计算
1．最大不失真输出功率Pomax
对一只三极管
PTmax 0.2Pomax . 图17.05 乙类互补功放电路的管耗15
4．效率η
当Vom = VCC 时效率最大，η=π/4 =78.5％。
P oIoV m om
P V 2
2V C πIC om π 4V V C om C
.
16
(4) 大功率三极管输出特性曲线的分区
三使极用管和在一 安大样 全功确分 角率过V定有 度三(B损过的放还极R)耗过C电，大分管E区O电流超区有的所由压区过、输决集区是此饱出定电由由值和特。极c最，区性、功大β中、e间耗允将，截的P许明除止C击m集显了区所穿电下与外决电极降普，定压电。通从。流
问题，乙类工作状态在功率放大电路中就
不能采用。推挽电路和互补对称电路较好
地解决了乙类工作状态下的失真问题。
.
4
17.2 乙类互补功率放大电路
17.2.1 三极管的工作状态 17.2.2 乙类互补功率放大电路
的工作原理
.
5
17.2.1 三极管的工作状态
三极管根据导通时间可分为如下四个 状态，如图17.01所示。
当输入信号为负半周时，且幅度远
大于三极管的开启电压，此时PNP型三 极管导电，有电流通过负 载RL，按图 中方向由下到上，与假设正方向相反。 于是两个三极管一个正半周，一个负半 周轮流导电，在负载上将正半周和负半 周合成在一起，得到一个完整的不失真 波形。
动画17-1 .
9
严格说，输入信号很小时，达不到三极管 的开启电压，三极管不导电。因此在正、负半 周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失 真称为交越失真。如图17.03所示。
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18
17.3.1 单电源互补功率放大电路
单电源互补功率放大电路如图17.07所示。 当电路对称时，输出端的静态电位等于VCC /2。 为了使负载上仅获得交流信 号，用一个电容器串联在负 载与输出端之间。这种功率 放大电路也称为 OTL 互补 功率放大电路。电容器的容 量由放大电路的下限频率确 定，即：
（1）电路组成 乙类互补功率放大电路如图17.02所示。它由
一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这 种电路也称为OCL互补功率放大电路。
图17.02 乙类互补功率. 放大电路及波形
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（2）工作原理
当输入信号处于正半周时，且幅度
远大于三极管的开启电压，此时NPN型 三极管导电，有电流通过负载RL，按图 中方向由上到下，与假设正方向相同。
过电流区 过电压区 过损耗区 它们的位置如 图17.06所示。
图17. .06 三极管的极限工作区 17
17.3其它类型互补功率放大电路
除了双电源的标准互补功率放大电路外， 还有一些其它类型的互补功率放大电路。
17.3.1 单电源互补功率放大电路 17.3.2 采用复合管的互补功率放大电路 17.3.3 集成功率放大器 17.3.4 BTL互补功率放大电路 17.3.5 双通道功率放大电路
甲类-------三极管360°导电； 甲乙类----三极管180°～360°导电 乙类-------三极管180°导电 丙类-------三极管<180°导电
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甲类360°导电
甲乙类180°～360°导电
乙类180°导电
丙类<180°导电
图17.01 三极管的四种工作状态
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17.2.2 乙类互补功率放大 电路的工作原理
流电源功率PV 的表达式推导如下
PV
= VCCICC
VCC
2 2π
π
0
I
omsin
td(
t
)
VCC
2 2π
0πVRoLmsin td( t)
2 π
VC CVom RL
k Vom
即PV ∝Vom 。当Vom趋近VCC时，显然PV 近
似与电源电压的平方成比例。
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3．三极管的管耗PT
电源输入的直流功率，有一部分通过三极 管转换为输出功率，剩余的部分则消耗在三极 管上，形成三极管的管耗。显然
PT=PVPo2V πCRV C LomV 2oRm L 2
将PT画成曲线， 如图17.05所示。
图1. 7.05 乙类互补功放电路的管14耗
显然，管耗与输出电压幅度有关，图17.05中画阴影
线的部分即代表管耗，PT与Vom成非线性关系，有一个最
大值。用PT对Vom求导的办法找出这个最大值。PTmax发生
电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导 电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的 效率不高，理论上不超过25%。
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功率放大电路必须考虑效率问题。为
了降低静态时的工作电流，三极管从甲类
工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此
时虽降低了静态工作电流，但又产生了失
真问题。如果不能解决乙类状态下的失真
设互补功率放大电路为乙类工作状态， 输入为正弦波。忽略三极管的饱和压降， 负载上的最大不失真功率为
Poma =x(VCC R 2 V LCE)2 S(VC2 C R V LCE)2 SV 2C RL 2 C
Hale Waihona Puke .122．电源功率PV
直流电源提供的功率为半个正弦波的平均功
率，信号越大，电流越大，电源功率也越大。直
fL
=
2π
1 RLC
1 C
2π R f .L L
图17.07单电源OTL互补 功率放大电路