功率放大电路要点

1、五、功率放大电路基本要求 熟练掌握： 功率放大电路OCL、OTL的工作原理，输出功率和效率的估算。 正确理解： 非线性失真。 难点重点学习时，首先从功率放大电路与电压放大电路比较中，明确功率放大电路主要问题，本章内容是围绕这一中心展开。抓住功放电路中主要矛盾：提高效率及非线性失真之间的矛盾，推出OCL，OTL几种功能的电路。一、用图解法分析电路的性能指标1.合成特性曲线(1) 横坐标：CE1为正，CE2为负，即-CE2为正，方向为从左至右。对应点：CE1=2Vcc ，-CE2=0；CE1=Vcc ，-CE2=Vcc；CE1=0 ，-CE2=2CC(2) 纵坐标：C1、C2方向相反，所以两个纵坐

2、标反向。(3) 静态工作点：静态时,两管的Q点在横坐标上，且重合。CEQ1=cc，-CEQ2=cc，C1=C2=0(4) 交流负载线：两管参数相同，其交线负载线是同一条过（CC，0）的直线。(5) o的正向为从右向左，零点为两管的Q点，T1导通o=Vcc-CE1；T2导通 o=-Vcc-CE2。2.性能指标计算(1) 输出功率Po当输入信号足够大，且输出波形不失真，则输出电压达最大值，即om(max)=cc-CES最大不失真功率o(max)=1/2*(cc-CES)*(cc-CES)L理想情况下,CES=0，om(max)=cc，则o(max)=1/2*cc*ccL(2) 直流电源供给的功率V

3、 （注意:直流电源供给的功率V与输入信号有关。）(3)电路的能量转换效率理想情况，=78.5%；要提高效率,在满足失真要求条件下,应尽可能加大输入信号的幅度,同时减少管子饱和压降CES。二、乙类、甲乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL）：（参考内容提要）三、甲乙类单电源互补对称功率放大电路（OTL）：（参考内容提要）内容提要5.1功率放大电路的一般问题一、 功率放大电路与电压放大电路的比较一个实用的放大器通常由输入级、中间级、输出级组成。前两级为电压放大电路，后一级为负载提供足够大输出功率，为功率放大电路。但不论哪种放大电路，其负载上都存在电流、电压、功率，所以名称上的不同，只表示强调的内容

4、不同。二、功率放大电路的一般问题：1. 要输出功率尽可能大。 2. 输出功率尽量高。 3. 非线性失真要小。 4. 功率管工作安全可靠，即放大器件的散热问题。 三、功率放大电路主要性能指标:1.输出功率和最大不失真输出功率输出功率:是指输出端变化的电压和电流有效值的乘积，即o=oo=(omom)/2=(om)2/(2L)其中om和om分别表示输出电压和输出电流的交流峰值,RL为负载电阻。输出电压与输出电流与输入信号的大小有关。当输入信号达到允许的最大值（以输出波形失真度不超过允许值为准）时，输出功率将达到“最大不失真输出功率”，即om=(cemcm)/2=(cem)2/(2L)其中cem和cm

5、为相应量的峰值最大值。2.直流电源供给的功率直流电源供给的功率是指一个周期内的平均功率。直流电源供给的功率，一部分转换为负载所需的交流功率，还有一部分被功率管消耗。3.转换效率=o/v=3.14om/(4cc)在理想情况下,当om=cc时，效率为78.5%。4.管耗T=T1 +T2=V -o=2(CCom/-omom/4)L四、功率放大电路放大管三种工作状态甲类、乙类、甲乙类5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL）一、电路的组成放大管工作在乙类状态，显然功耗小，有利于提高效率，但输出波形失真严重。如果用两个对称的异型管（一个NPN型，一个PNP型），使之都工作在乙类放大状态，但一个在输

6、入信号正半周期工作，另一个在负半周期工作，同时使两电路输出加到某一负载上，从而在负载上得到一个稳定完整波形。即组成乙类互补对称功率放大电路，从而解决了效率与失真问题。二、电路工作原理 在电路中，当Vi =0，即在正弦输入信号的正半周期，NPN型的管因正偏而导通，在负载上出现输出电压Vo 的正半周期，而PNP型管因反偏而截止；在Vi0.2o(max)。b.一管导通时，另一管截止，后者C、E 极间的承受的最大反压近似为2Vcc，所以管子的（BR）CEO2cc。c.导通的最大电流om(max)=cc/L，所以管子的集电极允许电流CMcc/L。d.为避免功率管二次击穿，管参数选择应留有余量。5.3 甲

7、乙类互补对称功率放大电路一、交越失真由于三极管输入特性有门槛电压，特性开始部分非线性又比较严重，在两管交替工作点前后，出现一段两管电流均为零因而负载电流和电压均为零的时间，使输出波形出现了“交越失真”。二、甲乙类双电源互补对称功率放大电路1.电路组成及电路工作原理：在两管的基极之间产生一个合适的偏压，使它们处于微导通状态，两管各有不大的静态电流，电路工作在甲乙类，由于iL=iC1-iC2 ，输出波形接近于正弦波，基本上可以实现线性放大。2.性能指标计算及选管原则（同乙类功放）三、甲乙类单电源互补对称功放：（OTL）1.电路组成及分析：它与OCL电路的根本区别在于输出端接有大电容C。就直流而言，

8、只要两管特性相同，点的电位K=Vcc/2，而大电容C 被充电到C=K=Vcc/2 。就交流而言，只要时间常数;RLC比输入信号的最大周期大得多，电容上电压可看作固定不变，而C对交流可视为短路。这样，用单电源和C 就可代替OCL电路的双电源。T1管上的电压是Vcc 与VK 之 差，等于Vcc/2 ，而T2 管的电源电压就是0与K之差，等于Vcc/2 。OTL电路的工作情况与OCL电路完全相同。但是在用公式估算性能指标时，要用Vcc/2代替 。2.选管原则:(同双电源互补对称功放)原公式中Vcc用Vcc/2替代。3.带自举的单电源互补对称电路5.4 集成功率放大器集成功率放大器可分为通用型和专用型

9、两大类。使用时，注意了解其内部电路组成特点及各管脚作用，以便合理使用集成功率放大器。一、集成功放的性能特点：与分立器件构成的功率放大器相比，体积小、重量轻、成本低、外接元件少、调试简单、使用方便，且温度稳定性好，功耗低，电源利用率高，失真小，具有过流保护、过热保护、过压保护及自启动、消噪等功能。二、集成功放的结构特点：对于不同规格、型号的集成功率放大器，其内部组成电路千差万别。但总体上大到分为前置放大级（输入级），中间放大级，互补或准互补输出级，过流、过压、过热保护电路等。其内部电路为直接耦合多级放大器。例题解析例1.设放大电路的输入信号为正弦波，问在什么情况下，电路的输出出现饱和及截止失真？

10、在什么情况下出现交越失真？答：饱和失真和截止失真是由于静态工作点设置不合理（偏高或偏低）及输入信号过大而产生的。而交越失真是由于三极管输入特性的非线性造成的。 例2.设电路如图所示，管子在输入信号vi作用下，在一周期内T1和T2轮流导电约180，电源电压Vcc=20V，负载RL=8,试计算：（1）在输入信号Vi=10V（有效值）时，电路的输出功率，管耗，直流电源供给功率和效率。（2）当输入信号Vi的幅值为Vim=Vcc=20V时，电源的输出功率，管耗，直流电源供给功率和效率。解：（1）i=10V 时 im=14V ,om=14Vo=omom/2L=142/(28)=12.25WT1=1/L.(

11、ccom/1-omom/4)=5.02W=o/v=12.25/22.29100%=54.96%(2) im=cc=20V om=20Vo=2020/(28)=25W T1=6.85W v=31.85W =78.5% 例3.单电源互补对称电路如图所示，设T1,T2的特性完全对称，Vi为正弦波，试回答下列问题：（1）静态时，电容两端电压应是多少？调整哪个电阻能满足这个要求？（2）动态时，若输出电压出现交越失真，应调哪个电阻？如何调整？（3）若R1=R3=1.1k,T1和T2的=40，|BE|=0.7V,CM=400mV,假设D1,D2,R2中任意一个开路，将会产生什么后果？解：(1）Vc2=Vcc

12、/2=6V，调R1或R3可以满足。（2）交越失真，可以增大R2。（3）由于T1,T2的静态功耗 T1=T2=BCE=(cc-2|BE|)/(1+3)-cc/2=1156mVCM, 所以会烧坏功放管。例4.图为某收音机的输出电路（）说明电路的名称；（）简述C2、C3、R4、R5的作用；（）已知电路的最大输出功率Pmax=6.25w, 计算对称功率管T2、T3的饱和压降|Vces|。答：（）OTL功率放大电路。（）C、C组成的自举电路，可增大输出幅度。C使加到T2、T3管的交流信号相等，有助于使输出波形正负对称。R为T、T提供偏置电压，克服交越失真。R5通过直流负反馈的方式为T提供偏置且稳定静态工作点。调节R可使K点电位达到.Vcc。（）|CES|=2V例5.