功率放大器

作用 功率放大电路特点分类工作原理功率放大器分析注意事项分析计算互补对称放大电路电路改进无输出电容特点及电路分析无输出变压器输出功率及效率实际功放电路集成功率放大器特点乙类变压器耦合式推挽功放变压器耦合式功放电路甲乙类变压器耦合式推挽功放

功率放大电路 执行机构信号提取电压放大功率放大作用用作放大电路的输出级，以驱动执行机构。如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。例1：扩音系统 Exit

作用 UCC R3 R1 + 功放 b + uo a - uo1 A 加热元件 R2 Rt 温控室功率放大电路例2：温度控制 R1-R3:标准电阻 Ua : 基准电压 Rt :热敏电阻 A：电压放大器 Rt 温度调节过程 UO1 UO Ub T T Exit

特点 功率放大电路（1）输出功率Po尽可能大在共射接法下（2）效率η尽可能高 Pomax: 负载上得到的交流信号功率。 PV ：电源提供的直流功率。 Exit

功率放大电路 特点：（3）非线性失真尽可能小（4）管耗尽可能小（5）用图解法分析 Exit

分类 功率放大电路根据在正弦信号整个周期内的导通情况，三极管可分为几个工作状态：甲类：整个周期内均有电流；失真小，但效率低图1 乙类：一半时间无电流；效率高但有交越失真图2 甲乙类：少半时间无电流；效率高，可消除交越失真图3 Exit

分析功放电路应注意的问题 Ic ICM PCM uce UCEM 功率放大电路 (1) 功放电路中电流、电压要求都比较大，必须注意电路参数不能超过晶体管的极限值: ICM、UCEM、PCM。 Exit

功率放大电路 分析功放电路应注意的问题 (2) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。 (3) 电源提供的能量尽可能转换给负载，减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（）。 Pomax: 负载上得到的交流信号功率。 PE ：电源提供的直流功率。 Exit

功率放大电路 分析功放电路应注意的问题功率放大器效率的含义：直流电源提供的直流功率：在R/L上可获得的最大输出功率： Exit

ic UCC ib Q Rb uce UCC uo ui RE uo uo t 功率放大电路不合适，因为效率太低分析功放电路应注意的问题射极输出器输出电阻低，带负载能力强，可以用做功率放大器吗？问题讨论估算射极输出器的效率： (设RL=RE) 动画 Exit

互补对称功率放大电路 互补对称功放的类型无输出变压器形式（ OTL电路）无输出电容形式（ OCL电路）互补对称：电路中采用两支晶体管，NPN、 PNP各一支；两管特性一致。类型： OTL: Output TransformerLess OCL: Output CapacitorLess Exit

无输出电容的互补对称功放电路 +VCC T1 ui iL uo RL T2 -VCC 互补对称功率放大电路一、工作原理（设ui为正弦波） • 电路的结构特点： 1. 由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。 2. 双电源供电。 3. 输入输出端不加隔直电容。 Exit

+VCC T1 ui iL uo RL T2 -VCC 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路一、工作原理（设ui为正弦波） • 静态分析： ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V 因此，不需要隔直电容。 Exit

+VCC T1 ic1 ui iL uo RL ic2 T2 -VCC 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路一、工作原理（设ui为正弦波） • 动态分析： T1导通，T2截止 ui > 0V iL= ic1; ui 0V T1截止，T2导通 iL=ic2 T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作的方式，称为乙类放大。 Exit

ui +VCC t T1 u´o´ t u"o ui iL uo t RL uo T2 t -VCC 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路死区电压乙类放大的输入输出波形关系交越失真交越失真：输入信号 ui在过零前后，输出信号出现的失真。 Exit

+USC T1 ui iL uo RL T2 -USC 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路一、工作原理（设ui为正弦波） • 乙类放大的特点： (1) 静态电流ICQ、IBQ等于零； (2) 每管导通时间等于半个周期； (3) 存在交越失真。 Exit

一、工作原理（设ui为正弦波） 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路 • 组合特性分析—图解法 vo=-vce 负载上的最大不失真电压为Vom=VCC- VCES Exit

二、分析计算 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路（1）最大不失真输出功率Pomax 实际输出功率Po Exit

互补对称功率放大电路 无输出电容的互补对称功放电路二、分析计算（2）管耗 PT 单个管子在半个周期内的管耗 Exit

互补对称功率放大电路 无输出电容的互补对称功放电路二、分析计算（2）管耗 PT 两管管耗最大管耗PTmax 当UCES=0时： BUCEO>2VCC， ICM>VCC/RL PCM >0.2Pom 查阅手册时，应使极限参数 Exit

互补对称功率放大电路 无输出电容的互补对称功放电路二、分析计算（3）电源供给的功率PE 当（4）效率 Exit

三、电路的改进 iB iB uBE t ui UT t 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路 1. 克服交越失真交越失真产生的原因：在于晶体管特性存在非线性，ui<uT时晶体管截止。 Exit

+USC R1 T1 D1 UL ui iL D2 RL T2 R2 -USC 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路三、电路的改进 1. 克服交越失真克服交越失真的措施：电路中增加 R1、D1、D2、 R2支路。静态时:T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、 D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态； Exit

两管导通时间均比半个周期大一些的工作方式称为“甲乙类放大” 。互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路三、电路的改进 1. 克服交越失真克服交越失真的措施：动态时：设 ui 加入正弦信号。正半周 T2 截止，T1 基极电位进一步提高，进入良好的导通状态；负半周T1截止，T2基极电位进一步提高，进入良好的导通状态。 Exit

iB iB IBQ t uBE uB1 iC iC USC /RE ib t UT IBQ ICQ uce USC Q 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路三、电路的改进特点：存在较小的静态电流 ICQ 、IBQ 。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。甲乙类放大的波形关系 Exit

+ I B1 R1 IB U B E R2 B2 - 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路三、电路的改进 2. UBE电压倍增电路图中B1、B2分别接T1、T2的基极。假设I >>IB，则合理选择R1、R2大小，B1、B2间便可得到 UBE 任意倍数的电压。 Exit

+USC ui T1 T3 T4 R1 T2 R2 T5 RL T6 -USC 互补对称功率放大电路无输出电容的互补对称功放电路改进后的OCL准互补输出功放电路三、电路的改进 T1：电压推动级 T1、R1、R2： UBE倍增电路 T3、T4、T5、T6：复合管构成的输出级准互补输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。 Exit

集成运放内部的功率放大器 +UCC 第2级 RC3 RC RC RE3 T10 T7 T1 T2 T6 T5 RE4 E RL T8 RE5 RE2 T9 T11 RC4 第1级：差动放大器 -UEE 差动放大器第3级：单管放大器第4级：互补对称射极跟随器 Exit

+24V Re4 R1 Rc1 T7 T4 T2 T1 T9 ui Rf C2 R2 Re7 Re9 C1 T6 BX Rb1 Rb2 R3 C3 C5 T10 T8 R4 T3 RL T5 D1 C4 Re3 Re5 RC8 Re10 D2 -24V 实用的OCL准互补功放电路共射放大级反馈级准互补功放级 UBE 倍增电路保险管差动放大级偏置电路恒流源负载负载 Exit

无输出变压器的互补对称功放电路 +USC T1 UC 0.5USC - + A ui C UL RL T2 互补对称功率放大电路一、特点 1. 单电源供电； 2. 输出加有大电容。二、静态分析令：则 T1、T2 特性对称  Exit

+USC T1 ic1 交越失真 ui 时： T1导通、T2截止 - + A ui C 0.5USC t UL RL 时： T2 T1截止、 T2导通 ic2 互补对称功率放大电路无输出变压器的互补对称功放电路三、动态分析设输入端在 0.5USC 直流电平基础上加入正弦信号。若输出电容足够大，负载上得到对称的交流信号，但存在交越失真。 Exit

四、输出功率及效率 ui t uL ULmax t 互补对称功率放大电路无输出变压器的互补对称功放电路忽略交越失真，ui 幅度足够大。则： Exit

+USC b1 T1 R Re1 D1 T3 C B A D2 Re2 RL b2 T2 ui 互补对称功率放大电路实用OTL互补输出功放电路 Re1、 Re2：电阻值1~2，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。调节R,使静态UAQ=0.5USC D1、 D2使b1和b2之间的电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真。 Exit

实际功放电路 这里介绍一个实用的OCL准互补功放电路。其中主要环节有： (1) 恒流源式差动放大输入级（T1、T2、T3）； (2) 偏置电路（R1、D1、D2）； (3) 恒流源负载（T5）； (4) OCL准互补功放输出级（T7、T8、T9、 T10）； (5) 负反馈电路（Rf、C1、Rb2构成交流电压串联负反馈）； (6) 共射放大级（T4）； (7) 校正环节（C5、R4）； (8) UBE倍增电路（T6、R2、R3）； (9) 调整输出级工作点元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。 Exit

实际功放电路 输出功率的估算：输出电压的最大值约为 19.7V，设负载 RL= 8  则最大输出功率为：实际输出功率约为 20W。注：该实用功放电路的详细分析计算请参考《模拟电子技术基础》（童诗白主编）。 Exit

集成功率放大器 特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适当连线，即可向负载提供一定的功率。集成功放LM384：生产厂家：美国半导体器件公司电路形式：OTL 输出功率：8负载上可得到5W功率电源电压：最大为28V Exit

) 1 14 13 2 3 12 4 11 5 10 6 9 7 8 集成功率放大器集成功放 LM384管脚说明: 14 --电源端（ Vcc） 3、4、5、7 --接地端（ GND） 10、11、12 --接地端（GND） 2、6 --输入端（一般2脚接地） 8 --输出端（经500电容接负载） 1 --接旁路电容（5 ） 9、13 --空脚（NC） Exit

Vcc ui - 14 500 6 8 2 + 1 2.7 5 8 0.1 集成功率放大器集成功放 LM384 外部电路典型接法：输入信号电源滤波电容输出耦合大电容调节音量低通滤波,去除高频噪声外接旁路电容 Exit

变压器耦合式功放电路 OCL电路中，若RL=80、需要输出功率PO=50W。例：根据公式得电源电压：一、特点利用变压器的阻抗变换功能，可实现功放电路和负载间的匹配，以弥补其它类型功放电路的不足。 90V的电压对电子电路显然不合适。利用变压器阻抗变换关系( RL´= K2RL)，把阻抗变小，便可解决以上问题。 Exit

变压器耦合式功放电路 一、特点变压器原、副边阻抗关系（变阻抗）从原边等效：结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载乘以变比的平方。 Exit

二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器 iL T1 N1 USC + - RL N2 ui N1 T2 变压器耦合式功放电路 1.原理电路放大器：由两个共射极放大器组成，两个三极管的射极接在一起。 Exit

iL T1 N1 USC + - RL N2 ui N1 T2 变压器耦合式功放电路二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器 1.原理电路输入变压器：将输入信号分成两个大小相等相位相反的信号，分别送两个放大器的基极，使 T1、T2 轮流导通。输出变压器：将两个集电极输出信号合为一个信号，耦合到副边输出给负载。 Exit

iL T1 USC N1 + - RL N2 ui N1 T2 变压器耦合式功放电路二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器 2. 动、静态分析静态分析：变压器线圈对于直流相当于短路。 ui = 0 ， T1、T2均截止，iL = 0 。 Exit

iL ic1 T1 USC N1 + - RL N2 ui N1 T2 ic2 变压器耦合式功放电路二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器 2. 动、静态分析动态分析： • ui > 0 时： T1导通、T2截止，iL的方向由 ic1决定 • ui < 0 时： T2导通、T1截止，iL的方向由 ic2决定。 • 若ui为正弦信号，则 iL近似为正弦波。 T1、T2都只在半个周期内工作，存在交越失真。 Exit

iL T1 USC N1 + - RL N2 ui N1 T2 变压器耦合式功放电路二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器 3. 输出功率及效率分析方法和前述互补对称功放电路类似，请自行分析。这里的负载为变压器原边等效负载RL'。 Exit

三、甲乙类变压器耦合式推挽功率放大器 USC iL Rb1 T1 Re RL ui Rb2 T2 变压器耦合式功放电路 Rb1、 Rb2、 Re 的作用：克服交越失真。 Exit

USC Rb1 T1 Re Rb2 T2 变压器耦合式功放电路三、甲乙类变压器耦合式推挽功率放大器直流通道变压器线圈对于直流相当于短路：两个三极管都构成静态工作点稳定的共射极放大器。其静态工作点都设在刚刚超过截止区， IB很小，IC 也很小，从而降低了直流功耗。 Exit

功率放大器

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