功率放大電路功率放大器的特點(diǎn)和分類1．電路特點(diǎn)功率放大器作為放大電路的輸出級(jí),具有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)由于功率放大器的主要任務(wù)是向負(fù)載提供一定的功率,因而輸出電壓和電流的幅度足夠大;(2)由于輸出信號(hào)幅度較大,使三極管工作在飽和區(qū)與截止區(qū)的邊沿,因此輸出信號(hào)存在一定程度的失真;(3)功率放大器在輸出功率的同時(shí),三極管消耗的能量亦較大,因此,不可忽視管耗問題?；パa(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

2.電路要求根據(jù)功率放大器在電路中的作用及特點(diǎn),首先要求它輸出功率大、非線性失真小、效率高。其次,由于三極管工作在大信號(hào)狀態(tài),要求它的極限參數(shù)ICM、PCM、U（BR）CEO等應(yīng)滿足電路正常工作并留有一定余量,同時(shí)還要考慮三極管有良好的散熱功能,以降低結(jié)溫,確保三極管安全工作。

3．功率放大器的分類根據(jù)放大器中三極管靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置的不同,可分成甲類、乙類和甲乙類三種,如圖3－30所示。圖3－30功率放大器工作狀態(tài)的分類（a）甲類;（b）乙類;（c）甲乙類甲類放大器的工作點(diǎn)設(shè)置在放大區(qū)的中間,這種電路的優(yōu)點(diǎn)是在輸入信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)三極管都處于導(dǎo)通狀態(tài),輸出信號(hào)失真較?。ㄇ懊嬗懻摰碾妷悍糯笃鞫脊ぷ髟谶@種狀態(tài)）,缺點(diǎn)是三極管有較大的靜態(tài)電流ICQ,這時(shí)管耗PC大,電路能量轉(zhuǎn)換效率低。乙類放大器的工作點(diǎn)設(shè)置在截止區(qū),這時(shí),由于三極管的靜態(tài)電流ICQ=0,所以能量轉(zhuǎn)換效率高,它的缺點(diǎn)是只能對(duì)半個(gè)周期的輸入信號(hào)進(jìn)行放大,非線性失真大。甲乙類放大電路的工作點(diǎn)設(shè)在放大區(qū)但接近截止區(qū),即三極管處于微導(dǎo)通狀態(tài),這樣可以有效克服乙類放大電路的失真問題,且能量轉(zhuǎn)換效率也較高,目前使用較廣泛。乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率大電路（OCL電路）

1.電路組成及工作原理圖3－31是雙電源乙類互補(bǔ)功率放大電路。這類電路又稱無輸出電容的功率放大電路,簡稱OCL電路。V1為NPN型管,V2為PNP型管,兩管參數(shù)對(duì)稱。電路工作原理如下所述。圖3－31雙電源乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大器

1）靜態(tài)分析當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí),兩三極管都工作在截止區(qū),此時(shí)IBQ、ICQ、IEQ均為零,負(fù)載上無電流通過,輸出電壓uo=0。2）動(dòng)態(tài)分析（1）當(dāng)輸入信號(hào)為正半周時(shí),ui>0,三極管V1導(dǎo)通,V2截止,V1管的射極電流ie1經(jīng)＋ＵCC自上而下流過負(fù)載,在RL上形成正半周輸出電壓,uo>0。（2）當(dāng)輸入信號(hào)為負(fù)半周時(shí),ui<0,三極管V2導(dǎo)通,V1截止,V2管的射極電流ie2經(jīng)－ＵCC自下而上流過負(fù)載,在RL上形成負(fù)半周輸出電壓,uo<0。

2.功率和效率的估算1）輸出功率Po

（3.4.1）（3.4.2）若忽略UCES,則2）直流電流提供的功率PDC

（3.4.3）（3.4.4）3）效率（3.4.5）4）管耗PC

可求得當(dāng)Uom=0.63UCC

時(shí),三極管消耗的功率最大,其值為

（3.4.6）（3.4.7）每個(gè)管子的最大功耗為

3.交越失真及其消除1)電路演示演示電路如圖3－32（a）所示,在放大器的輸入端加入一個(gè)1000Hz正弦信號(hào),用示波器觀察輸出端的信號(hào)波形,發(fā)現(xiàn)輸出波形在正、負(fù)半周的交界處發(fā)生了失真,觀察到的輸出波形如圖3－32(b)所示。

圖3－32交越失真波形（a）演示電路;（b）輸出波形產(chǎn)生這種失真的原因是:在乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路中,沒有施加偏置電壓,靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置在零點(diǎn),UBEQ=0,IBQ=0,ICQ=0,三極管工作在截止區(qū)。由于三極管存在死區(qū)電壓,當(dāng)輸入信號(hào)小于死區(qū)電壓時(shí),三極管V1、V2仍不導(dǎo)通,輸出電壓uo為零,這樣在輸入信號(hào)正、負(fù)半周的交界處,無輸出信號(hào),使輸出波形失真,這種失真叫交越失真。為了解決交越失真,可給三極管加適當(dāng)?shù)幕鶚O偏置電壓,使之工作在甲乙類工作狀態(tài),如圖3－33所示。

圖3－33甲乙類互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路二、復(fù)合互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

1、復(fù)合管

復(fù)合管是由兩個(gè)或兩個(gè)以上三極管按一定的方式連接而成的。復(fù)合管又稱為達(dá)林頓管。圖3－34是四種常見的復(fù)合管,其中圖（a）、（b）是由兩只同類型三極管構(gòu)成的復(fù)合管,圖（c）、（d）是由不同類型三極管構(gòu)成的復(fù)合管。組成復(fù)合管時(shí)要注意兩點(diǎn):①串接點(diǎn)的電流必須連續(xù);②并接點(diǎn)電流的方向必須保持一致。

圖3－34復(fù)合管(a)NPN型(一);(b)PNP型(一);(c)NPN型(二);(d)PNP型(二)復(fù)合管的電流放大系數(shù),近似為組成該復(fù)合管各三極管β的乘積,其值很大。由圖3－34(a)可得復(fù)合管雖有電流放大倍數(shù)高的優(yōu)點(diǎn),但它的穿透電流較大,且高頻特性變差。為了減小穿透電流的影響,常在兩只晶體管之間并接一個(gè)泄放電阻R,如圖3－35所示,

R的接入可將V1管的穿透電流分流,R越小,分流作用越大,總的穿透電流越小。當(dāng)然,R的接入同樣會(huì)使復(fù)合管的電流放大倍數(shù)下降。

圖3－35接有泄放電阻的復(fù)合管

三、單電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路（OTL電路）

雙電源互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路由于靜態(tài)時(shí)輸出端電位為零,負(fù)載可以直接連接,不需要耦合電容,因而它具有低頻響應(yīng)好、輸出功率大、便于集成等優(yōu)點(diǎn),但需要雙電源供電,使用起來有時(shí)會(huì)感到不便,如果采用單電源供電,只需在兩管發(fā)射極與負(fù)載之間接入一個(gè)大容量電容C2即可。這種電路通常又稱無輸出變壓器的電路,簡稱OTL電路。圖中R1、R2為偏置電阻。適當(dāng)選擇R1、R2阻值,可使兩管靜態(tài)時(shí)發(fā)射極電壓為UCC/2,電容C兩端電壓也穩(wěn)定在UCC/2,這樣兩管的集、射極之間如同分別加上了UCC/2和-UCC/2的電源電壓。在輸入信號(hào)正半周,V3導(dǎo)通,V4截止,V3以射極輸出器形式將正向信號(hào)傳送給負(fù)載,同時(shí)對(duì)電容C2充電;在輸入信號(hào)負(fù)半周時(shí),V3截止,V4導(dǎo)通,電容C2放電,充當(dāng)V4管直流工作電源,使V4也以射極輸出器形式將負(fù)向信號(hào)傳送給負(fù)載。這樣,負(fù)載RL上得到一個(gè)完整的信號(hào)波形。

電容C2的容量應(yīng)選得足夠大,使電容C2的充放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)大于信號(hào)周期,由于該電路中的每個(gè)三極管的工作電源已變?yōu)閁CC,已不是OCL電路的UCC了與OCL電路相比,OTL電路少用了一個(gè)電源,但由于輸出端的耦合電容容量大,則電容器內(nèi)鋁箔卷繞圈數(shù)多,呈現(xiàn)的電感效應(yīng)大,它對(duì)不同頻率的信號(hào)會(huì)產(chǎn)生不同的相移,輸出信號(hào)有附加失真,這是OTL電路的缺點(diǎn)。電路舉例

1.OTL互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路

圖3－36為一典型OTL功率放大電路。該電路工作原理簡述如下:靜態(tài)時(shí),由R4、R5、V1、V2、V3提供的偏置電壓使V4~V7微導(dǎo)通,且ie6=ie7,中點(diǎn)電位為UCC/2,uo=0V。

當(dāng)輸入信號(hào)ui為負(fù)半周時(shí),經(jīng)集成運(yùn)放對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大,使互補(bǔ)對(duì)稱管基極電位升高,推動(dòng)V4、V6管導(dǎo)通,V5、V7管趨于截止,ie6自上而下流經(jīng)負(fù)載,輸出電壓uo為正半