第八章功率放大电路

第八章功率放大电路基本要求1、熟练掌握功放的特点、互补对称功放的工作原理、输出功率及效率的计算；2、理解功放中有关概念：交越失真、自举、集成功放应用。

8.1功率放大电路的一般问题8.3甲乙类互补对称功率放大电路*8.4集成功率放大器甲乙类双电源互补对称电路甲乙类单电源互补对称电路8.2乙类互补对称功率放大电路

第八章功率放大电路8.1功率放大电路的一般问题功率放大器的作用：

用作放大电路输出级，驱动执行机构。例：

扩音系统功率放大电压放大信号提取如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转等。功率放大电路：向负载提供功率的放大电路。8.1功率放大电路的一般问题1.功率放大电路的主要特点1）交直共存

和电压放大电路相同2）直流能量被转换为交流能量和电压放大电路不同提供大输出功率输入大信号，信号动态范围大，静态电流接近于0图解法3）任务4）工作特点5）分析方法6）动态指标Po、PT、η等

提高信号幅度

输入小信号，信号动态范围小，有一定静态电流图解法、小信号法Av、Ri、Ro等电压放大电路功率放大电路无论功率放大电路还是电压放大电路，在负载上都同时存在输出电压、电流和功率，称呼上的区别只不过是强调输出量不同而已。

2.要解决的问题提高效率减小失真管子的保护8.1功率放大电路的一般问题提高输出功率3.三种工作状态

三极管根据正弦信号整个一周期内的导通情况，可分为几个状态：乙类：甲类：甲乙类：导通角大于180°#

哪种状态电路作功放最合适？8.1功率放大电路的一般问题一个周期内均导通有直流基础，BJT静态导通半个周期内均导通无直流基础，BJT静态截止#

哪种状态电路作压放最合适？4.甲类功率放大器分析三极管的静态功耗：若8.1功率放大电路的一般问题动态功耗（当输入信号vi时）放大电路向电阻性负载提供的输出功率在输出特性曲线上，正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。

要想PO大，就要使功率三角形的面积大，即必须使Vom

和Iom

都要大。最大输出功率8.1功率放大电路的一般问题电源提供的功率此电路的最高效率甲类功率放大器存在的缺点：

输出功率小静态功率大，效率低5.提高效率的途径

降低静态功耗，即减小静态电流。所以，甲乙类和乙类放大电路主要用于功率放大电路中。但是，乙类放大和甲乙类放大电路都出现了严重的波形失真。

#

如何解决效率与失真之间的矛盾？8.1功率放大电路的一般问题甲类电路静态电流较大，消耗了大量功率。乙类电路静态电流为0。ui-UCCT1T2uo+UCCRLiLNPN型PNP型uiT1+UCCRLiLNPN型uo8.2乙类双电源互补对称功率放大电路ui

0V

T1截止，T2导通ui>0V

T1导通，T2截止ui

0V

T1截止ui>0V

T1导通8.2乙类双电源互补对称功率放大电路1.电路组成4、输入输出不加隔直电容。

1、采用正、负双电源供电2、由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成3、由三极管组成的射极输出器工作在乙类状态

5、这种电路也称为OCL互补功率放大电路。特点：互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。ic1ic2

静态时：ui=0Vic1、ic2均=0（乙类工作状态）

uo=0V动态时：ui

0VT1截止，T2导通ui>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2注意：T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作。8.2乙类双电源互补对称功率放大电路2.工作原理8.2乙类互补对称功放3.分析计算（1）实际输出功率Po最大不失真输出功率Pomaxui-UCCT1T2uo+UCCRLiLNPN型PNP型最大不失真输出电压时的输出功率忽略VCES8.2乙类互补对称功放单个管子在半个周期内的管耗（2）管耗PT两管管耗ui-UCCT1T2uo+UCCRLiLNPN型PNP型8.2乙类互补对称功放（3）电源供给的功率PV当（4）效率当ui-UCCT1T2uo+UCCRLiLNPN型

PNP型（5）最大管耗与Pom关系问：Vom=？PT1最大,PT1max=？用PT1对Vom求导得出：PT1max发生在Vom=0.64VCC处。将Vom=0.64VCC代入PT1表达式：（5）最大管耗与Pom关系8.2乙类互补对称功放保证BJT工作在安全区：1)PCM

PT1max=

0.2POmax2)ICM

Ic1max=

VCC/RL3)V(BR)CEO

2VCC并注意保证足够的余量4功率BJT选择原则：iO8.3甲乙类互补对称功率放大电路8.3.0乙类互补对称电路存在的问题ui-UCCT1T2uo+UCCRLiLNPNVbe1PNPVbe2abcd8.3甲乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称电路存在的问题实际测试波形8.3.1甲乙类双电源互补对称电路静态偏置增加R1、D1、D2、R2支路R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T21.克服交越失真的措施：2.二极管偏置电路

静态时:8.3.1甲乙类双电源互补对称电路R1D1D2R2+UCC-UCCULuiiLRLT1T2原理：T1、T2两管均处于微弱导通状态D1、D2的正向导通动态时：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

基极电位进一步降低，进入良好的导通状态。T1导通T2导通2.二极管偏置电路8.3.1甲乙类双电源互补对称电路波形特点：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。

ICQiCibiCQuceUCC/REUCCIBQR1D1D2R2+UCC-UCCULuiiLRLT1T22.二极管偏置电路8.3.1甲乙类双电源互补对称电路3.带前置放大级的功率放大器

4.计算

8.3.1甲乙类双电源互补对称电路VBE可认为是定值5.VBE倍增偏置电路B1B2+-BER1R2UIBI克服交越失真电路中的D1、D2两二极管可以用UBE电压倍增电路替代。

合理选择R1、R2大小，B1、B2间便可得到UBE任意倍数的电压。

图中B1、B2分别接T1、T2的基极。假设I>>IB，则6.改进后的OCL准互补输出功放电路：

T1：电压推动级（前置级）

T2、R1、R2：UBE扩大电路

T3、T4、T5、T6：复合管构成互补对称功放准互补

输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管，两者特性容易对称。+VCC-VCCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6

合理选择R1、R2大小，b3、b5间便可得到UBE2任意倍数的电压。

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-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T67.改进后的OCL准互补输出功放电路：8.3.1甲乙类双电源互补对称电路T5T6RC3RE2RLRC4RE3T7T9T8T4R2R1T3R3RC1T1RC2T2-+RE4RE5T11T10+UCC-UEE第1级：差动放大第2级：差动放大第3级：单管放大第4级：互补对称射极跟随器8.集成运放内部的功率放大器8.3.1甲乙类双电源互补对称电路（OTL）（OutputTransformerLess）一、电路组成：二、工作过程：

1静态时：

调整R1、R2

VK=VCC/2电容两端电压：

VC=VK=VCC/28.3.2单电源互补对称功放VCCC2动态时电容C很大

一般为保证输出稳定，要求：

RLC

>(5—10)/（2fL

）

（fL

为信号下限频率）VCCC交流短路

电容两端电压不变

VC=VK=VCC/2三、分析计算：（公式）双电源功放VCC单电源功放VCC/2四、选管原则：（公式）双电源功放VCC单电源功放VCC/2五、存在问题：K点电位受到限制。8.3.2甲乙类单电源互补对称电路六、实用单电源电路

调整R1、R2阻值的大小，可使此时电容上电压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8.4

集成功放特点：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实用集成功放简介集成功放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）)12345678910111213141--

接旁路电容（5）9、13--

空脚（NC）8.4

集成功放集成功放LM384外部电路典型接法：500-+

0.12.78146215Vccui8调节音量电源滤波电