模拟电子电路原理与设计基础：9 功率放大器

1、功率放大器功率放大电路甲乙类变压器耦合式推挽功放乙类变压器耦合式推挽功放作 用特 点分 类分析注意事项特 点变压器耦合式功放电路互补对称放大电路实际功放电路无输出电容无输出变压器工作原理分析计算特点及电路分析电路改进输出功率及效率集成功率放大器例1： 扩音系统执行机构 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。 功率放大电压放大信号提取功率放大电路作 用Exit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RtTUOT 温度调节过程UbUO1R1aR2uoUCC+R3Rt 功 放b温控室A+-uo1加热元件作 用功率

2、放大电路Exit（1）输出功率Po尽可能大Pomax : 负载上得到的交流信号功率。PV ： 电源提供的直流功率。（2）效率尽可能高 在共射接法下特 点功率放大电路Exit（3）非线性失真尽可能小（4）管耗尽可能小（5）用图解法分析特 点：功率放大电路Exit 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，但效率低功率放大电路乙类：一半时间无电流；效率高但有交越失真甲乙类：少半时间无电流；效率高，可消除交越失真图1图2图3分 类Exit(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 、 P

3、CM 。 ICMPCMUCEMIcuce分析功放电路应注意的问题功率放大电路Exit(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。分析功放电路应注意的问题功率放大电路Exit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：分析功放电路应注意的问题功率放大电路Exit不合适，因为效率太低uotuo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ibRbuoUCCuiRE估算射

4、极输出器的效率 ：QicuceUCC(设RL=RE)动画分析功放电路应注意的问题功率放大电路Exit 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）OTL: Output TransformerLessOCL: Output CapacitorLess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：互补对称功率放大电路Exit一、工作原理（设ui为正弦波） 电路的结构特点：ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL1. 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。无

5、输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit因此，不需要隔直电容。 静态分析：ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0Vui-VCCT1T2uo+VCCRLiL一、工作原理（设ui为正弦波）无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit 动态分析：ui 0VT1导通，T2截止iL= ic1 ;ic1ic2ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLui 0VT1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。一、工作原理（设ui为正弦波）无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit乙类放大的输入输出波形关系交越失真死

6、区电压uiuououo tttt交越失真：输入信号 ui在过零前后，输出信号出现的失真。ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exitui-USCT1T2uo+USCRLiL(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。 乙类放大的特点：一、工作原理（设ui为正弦波）无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit 组合特性分析图解法 负载上的最大不失真电压为Vom=VCC- VCESvo=-vce无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路一、工作原理（设ui为正弦波）Exit

7、（1）最大不失真输出功率Pomax实际输出功率Po二、分析计算无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit单个管子在半个周期内的管耗（2）管耗 PT二、分析计算无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit当UCES=0时： 查阅手册时，应使极限参数BUCEO2VCC， ICM VCC/RLPCM 0.2Pom（2）管耗 PT二、分析计算无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路两管管耗最大管耗PTmaxExit（3）电源供给的功率PE当（4）效率二、分析计算无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit1. 克服交越失真交越失真产生的原因： 在于晶体管特

8、性存在非线性，ui IB，则三、电路的改进无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit改进后的OCL准互补输出功放电路 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。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6三、电路的改进无输出电容的互补对称功放电路互补对称功率放大电路ExitExit-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4级：互补对称射极跟随器差动放大器第2级第1级：差动放大器第3

9、级：单管放大器集成运放内部的功率放大器+24VuiRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差动放大级反馈级偏置电路共射放大级UBE倍增电路恒流源负载准互补功放级保险管负载实用的OCL准互补功放电路Exit一、特点1. 单电源供电；2. 输出加有大电容。二、静态分析则 T1、T2 特性对称令：0.5USCRLuiT1T2+USCCAUL+-UC无输出变压器的互补对称功放电路互补对称功率放大电路Exit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

10、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。ic1ic2交越失真RLuiT1T2+USCCAUL+-时：T1截止、 T2导通0.5USCuit无输出变压器的互补对称功放电路互补对称功率放大电路T1导通、T2截止时：Exit忽略交越失真，ui 幅度足够大。则：uLULmaxuitt无输出变压器的互补对称功放电路互补对称功率放大电路四、输出功率及效率Exit实用OTL互补输出功放电路调节R,使静态UAQ=0.5USCD1D2ui+USCRLT1T2T3CRBRe1Re2b1b2A互补对称功率放大电路Re1 、 Re2：电阻值12，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。D1 、 D2使b

11、1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）。实际功放电路Exit输出功率的估算：输出电压的最大值约为

12、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）。实际功放电路Exit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 集成功率放大器Exit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

13、2345 678910111213141 - 接旁路电容（5 ）9、13 - 空脚（NC）集成功率放大器Exit集成功放 LM384 外部电路典型接法：500-+ 0.12.78146215Vccui8调节音量电源滤波电容外接旁路电容低通滤波,去除高频噪声输入信号输出耦合大电容集成功率放大器Exit 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。一、特 点例： OCL电路中，若 RL=80 、需要输出功率 PO=50W。根据公式 得电源电压：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= K2 RL)，把阻抗变小，便可解决以上问题。

14、变压器耦合式功放电路Exit （变阻抗）变压器原、副边阻抗关系从原边等效：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。 一、特 点变压器耦合式功放电路Exit1.原理电路uiT2T1RL+-USCiLN2N1N1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。二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器变压器耦合式功放电路Exit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。uiT2T1RL+-USCiLN2N1N11.原理电路二、乙类变压器耦合式推挽功率

15、放大器变压器耦合式功放电路ExituiT2T1RL+-USCiLN2N1N12. 动、静态分析静态分析：ui = 0 ， T1、T2 均截止，iL = 0 。变压器线圈对于直流相当于短路。二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器变压器耦合式功放电路ExituiT2T1RL+-USCiLN2N1N1动态分析： ui 0 时： T1导通、T2 截止，iL的方向由 ic1决定 若ui 为正弦信号，则 iL近似为正弦波。 ui 0 时： T2导通、T1截止，iL的方向由 ic2决定。ic2ic1T1、T2都只在半个周期内工作，存在交越失真。2. 动、静态分析二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器变压器耦合式功放电路Exit3. 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。uiT2T1RL+-USCiLN2N1