第十三章功率放大電路課時(shí)第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日例：擴(kuò)音系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載什么是功率放大電路？

在電子系統(tǒng)中，模擬信號(hào)被放大后，往往要去推動(dòng)一個(gè)實(shí)際的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動(dòng)一個(gè)實(shí)際負(fù)載需要的功率很大。向負(fù)載提供（輸出）較大功率的放大電路稱為功率放大電路。

概述功率放大電壓放大信號(hào)提取第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日前面討論的放大電路主要用于增強(qiáng)電壓幅度或電流幅度，因而相應(yīng)地稱為電壓放大電路或電流放大電路。但無(wú)論哪種放大電路，在負(fù)載上都同時(shí)存在輸出電壓、電流和功率，上述稱呼上的區(qū)別是為了強(qiáng)調(diào)輸出量不同而已。

從能量控制的觀點(diǎn)來(lái)看，功率放大電路和電壓放大電路都是能量轉(zhuǎn)換電路，沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。但是，兩類電路所完成的任務(wù)不同。第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電壓放大電路：要求使負(fù)載得到不失真的電壓信號(hào)；主要指標(biāo)是電壓增益、輸入和輸出電阻（阻抗）；輸出的功率并不一定大。功率放大電路：要求獲得一定的不失真（或失真較小）的輸出功率一般在大信號(hào)狀態(tài)下工作

本章以分析功率放大電路的輸出功率、效率和非線性失真之間的矛盾為主線，逐步提出解決矛盾的措施。在電路方面，以互補(bǔ)對(duì)稱功率放大電路為重點(diǎn)進(jìn)行較詳細(xì)的分析與計(jì)算。第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3、甲乙類放大

1、甲類放大2、乙類放大放大電路工作方式分類：第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1、甲類放大：

Q點(diǎn)適中，在信號(hào)的整個(gè)周期內(nèi)，均有電流流過(guò)BJT，BJT處于導(dǎo)通狀態(tài)。導(dǎo)通角為360°0ICQ0iCiB

=常數(shù)QvCEiCt從甲類放大電路中知道，靜態(tài)電流是造成管耗的主要因素。第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日甲類功率放大器分析(1)三極管的靜態(tài)功耗：若電源提供的平均功耗：則IcuceQuceQIcQ第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(2)動(dòng)態(tài)功耗（當(dāng)輸入信號(hào)Vi時(shí)）輸出功率:

要想PO大，就要使功率三角形的面積大，即必須使Vom和Iom都要大。最大輸出功率:MNVomIom功率三角形iCvCEQVCEQICQVCC第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電源提供的功率此電路的最高效率甲類功率放大器存在的缺點(diǎn)：

輸出功率小靜態(tài)功率大，效率低第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2、乙類放大：00iCiB=常數(shù)QvCEiCt

把Q點(diǎn)向下移動(dòng)，使信號(hào)等于零時(shí)電源輸出的功率也為零（或很小），信號(hào)增大時(shí)電源供給的功率也隨之增大，這樣電源供給功率及管耗都隨著輸出功率的大小而變，也就改變了甲類放大效率低的狀況。

Q點(diǎn)進(jìn)入截止區(qū)，靜態(tài)電流為0，BJT只在正弦信號(hào)的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通。導(dǎo)通角為180°第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3、甲乙類放大：0ICQ0iCiB=常數(shù)QvCEiCt甲乙類和乙類放大主要用于功率放大電路中

BJT的導(dǎo)通時(shí)間超過(guò)半個(gè)周期，但小于一個(gè)周期(介于甲類、乙類中間)。導(dǎo)通角大于180°小于360°第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1、電路組成互補(bǔ)對(duì)稱：電路中采用兩個(gè)晶體管：NPN、PNP各一支；兩管特性一致。組成互補(bǔ)對(duì)稱式射極輸出器。11-1OCL電路一、乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2、工作原理（設(shè)vi為正弦波）ic1ic2

靜態(tài)時(shí)：vi=0Vic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)）

vo=0V動(dòng)態(tài)時(shí)：vi

0VT1截止，T2導(dǎo)通vi>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;iL=ic2

實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)時(shí)管子不取電流，有信號(hào)時(shí)T1和T2兩個(gè)管子交替導(dǎo)通，輪流導(dǎo)電，組成推挽式電路，在負(fù)載上得到完整的正弦波。兩個(gè)管子互補(bǔ)對(duì)方的不足，工作性能對(duì)稱。第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日輸入輸出波形圖vivovovo′交越失真死區(qū)電壓第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日組合特性分析——圖解法負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCESiC1vCEiC2QVCCVCESVCESVom3、分析計(jì)算飽和壓降第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日最大不失真輸出功率Pom輸出功率Po負(fù)載上的最大不失真電壓為Vom=VCC-VCES第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日一個(gè)管子的管耗管耗PT兩管管耗設(shè)：第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電源供給的功率PV當(dāng)效率最高效率max第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日4、選功率管的原則（1）最大管耗和最大輸出功率的關(guān)系管耗PT1是輸出電壓幅值Vom的函數(shù)，可用求極限的方法得到最大管耗。第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

式子提供了乙類互補(bǔ)對(duì)稱電路選擇功率管功耗的依據(jù)。

例如，負(fù)載要求的最大功率為10W，即電路要求輸出功率為10W，那么只要選兩個(gè)額定管耗2W的管子就可以了。第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

（2）功率BJT的選擇

為了得到最大輸出功率，并保證管子的安全，BJT的參數(shù)需滿足下列條件：

每只BJT的最大允許管耗PCM必須大于最大管耗PT1m≈0.2Pom

通過(guò)BJT的最大集電極電流為VCC/RL，所選BJT的集電極最大允許電流ICM一般不宜低于此值第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日tvo交越失真vit存在交越失真5、乙類互補(bǔ)對(duì)稱功放的缺點(diǎn)第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

靜態(tài)時(shí):

T1、T2兩管發(fā)射結(jié)電壓分別為二極管D1、D2的正向?qū)▔航担率箖晒芫幱谖⑷鯇?dǎo)通狀態(tài)——甲乙類工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè)vi加入正弦信號(hào)。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。電路中增加R1、D1、D2、R2支路1、基本原理

二、甲乙類雙電源互補(bǔ)對(duì)稱電路第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2、帶vBE擴(kuò)大電路的功率放大器

T4：電壓推動(dòng)級(jí)（前置放大級(jí)）

T3、R1、R2：VBE擴(kuò)大電路

T1、T2：構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放適當(dāng)調(diào)節(jié)R1、R2的比值，就可改變T1、T2的偏壓值。此方法常用于集成電路。第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電路中增加復(fù)合管增加復(fù)合管的目的：擴(kuò)大電流的驅(qū)動(dòng)能力。1

2晶體管的類型由復(fù)合管中的第一支管子決定。復(fù)合NPN型復(fù)合PNP型第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3、帶復(fù)合管的OCL互補(bǔ)輸出功放電路

T1：電壓推動(dòng)級(jí)（前置放大級(jí)）

T2、R1、R2：VBE擴(kuò)大電路

T3、T4、T5、T6：復(fù)合管構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放

輸出級(jí)中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對(duì)稱。

合理選擇R1、R2(b3、b5)值,可得到VBE2任意倍的電壓。第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日一、基本原理單電源供電輸出加有大電容（1）靜態(tài)偏置甲乙類單電源互補(bǔ)對(duì)稱電路Vi=0時(shí)，只要R1、R2有適當(dāng)數(shù)值，就可給T1、T2提供合適的偏置；此時(shí)電容上電壓

T4：電壓推動(dòng)級(jí)（前置放大級(jí)）

T3、R1、R2：VBE擴(kuò)大電路

T1、T2：構(gòu)成互補(bǔ)對(duì)稱功放調(diào)整RW阻值的大小，可使11-2OTL電路第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（2）動(dòng)態(tài)分析

vi負(fù)半周時(shí)，T1導(dǎo)通、T2截止，有電流通過(guò)負(fù)載RL，同時(shí)向C充電；

vi正半周時(shí)，T1截止、T2導(dǎo)通，已充電的C起負(fù)電源（-VCC）的作用，通過(guò)負(fù)載RL放電。采用一個(gè)電源，每個(gè)管子的工作電壓不是原來(lái)的VCC，而是VCC/2（輸出電壓最大也只能達(dá)到約VCC/2

），故前面導(dǎo)出的計(jì)算公式需進(jìn)行修正。第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（3）計(jì)算公式第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（4）輸出功率及效率此電路存在的問(wèn)題：輸出電壓正方向變化的幅度受到限制，達(dá)不到VCC/2。第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日二、帶自舉電路的單電源功放(1)靜態(tài)(vi=0)故：C1充電后，其兩端有一固定電壓C1、R7為自舉電路D第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日D（2）動(dòng)態(tài)

當(dāng)時(shí)間常數(shù)R7C1足夠大時(shí)，電容兩端電壓vC1將基本為常數(shù)（vC1≈VC1

），不隨vi而改變。當(dāng)vi為負(fù)時(shí)，T1導(dǎo)電，VP將由VCC/2向更正方向變化。因?yàn)関D=vC1+vP=VC1+

vp，故隨P點(diǎn)電位升高，D點(diǎn)電位也自動(dòng)升高。即使輸出電壓幅度升的很高，也有足夠的電流iB1，使T1充分導(dǎo)電。這種工作方式稱為自舉，意思是電路本身把vD提高了第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日三、帶運(yùn)放前置放大級(jí)的功率放大電路運(yùn)放A接成同相輸入方式作前置放大級(jí)。引入了電壓串聯(lián)負(fù)反饋。整個(gè)電路的電壓放大倍數(shù)：

第三十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日總結(jié)：互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型

互補(bǔ)對(duì)稱功放的類型

雙電源電路又稱OCL電路

（無(wú)輸出電容）單電源電路又稱OTL電路

（無(wú)輸出變壓器）第三十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日SHM1150Ⅱ型集成功率放大器由T1、T2組成輸入級(jí),T4、R8組成電壓跟隨器，T5以電流源I2作有源負(fù)載構(gòu)成高增益的中間放大級(jí)。T7、T8為互補(bǔ)對(duì)稱電路，T6、R9、R10組成UBE擴(kuò)大電路，其作用是為T7、T8提供適當(dāng)?shù)闹绷髌?，以防止T9、T10產(chǎn)生交越失真。第三十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1．功率放大器的特點(diǎn)：工作在大信號(hào)狀態(tài)下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功率和效率。2．為了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙類和甲乙類狀態(tài)下，并用互補(bǔ)對(duì)稱結(jié)構(gòu)使其基本不失真。這種功率放大器理論上的最大輸出效率可以