功率放大器-《模拟电子技术》省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

电子技术第八章功率放大器模拟电路部分11/51第八章功率放大器§8.1概述§8.2互补对称功率放大电路§8.3实际功放电路§8.4集成功率放大器§8.5变压器耦合式功放电路22/51例1：扩音系统执行机构功率放大器作用：

用作放大电路输出级，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§8.1概述33/51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RtTUO室温T

温度调整过程UbUO1uoR1aR2Usc+R3Rt

功放b温控室A+-uo1加热元件44/51分析功放电路应注意问题(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出晶体管极限值:ICM、UCEM

、PCM。ICMPCMUCEMIcuce55/51(2)电流、电压信号比较大，必须注意预防波形失真。(3)电源提供能量尽可能地转换给负载，以降低晶体管及线路上损失。即注意提升电路效率（

）。Pomax

:负载上得到交流信号功率。PE：电源提供直流功率。66/51射极输出器输出电阻低，带负载能力强，但做功放不适合。为何？解释以下：问题讨论RbuoUSCuiibRE射极输出器能否做功率放大？77/51RbuoUSCuiRE射极输出器效率估算：(设RL=RE)uotuoibQicuceUSC88/51若忽略晶体管饱和压降和截止区，输出信号uo峰值最大只能为：uo取值范围QicuCEUSC直流负载线交流负载线UCEQ=0.5USC

静态工作点：为得到较大输出信号，假设将射极输出器静态工作点（Q）设置在负载线中部，令信号波形正负半周均不失真，以下列图所表示。99/51放大电路输出没有失真工作方式称为甲类放大。1.直流电源输出功率2.最大负载功率3.最大效率(RL=RE时)1010/51怎样处理效率低问题？方法：降低Q点。既降低Q点又不会引发截止失真方法：采取推挽输出电路，或互补对称射极输出器。缺点：但又会引发截止失真。1111/51互补对称功放类型无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互补对称：电路中采取两支晶体管，NPN、PNP各一支；两管特征一致。类型：§8.2互补对称功率放大电路1212/518.2.1无输出电容互补对称功放电路

（OCL电路）一、工作原理（设ui为正弦波）电路结构特点：ui-USCT1T2uo+USCRLiL1.由NPN型、PNP型三极管组成两个对称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。1313/51ic1ic2动态分析：ui

0VT1截止，T2导通ui>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2T1、T2两个晶体管都只在半个周期内工作方式，称为乙类放大。所以，不需要隔直电容。静态分析：ui=0V

T1、T2均不工作

uo=0V1414/51乙类放大输入输出波形关系:ui-USCT1T2uo+USCRLiL死区电压uiuou"ou´o

´tttt交越失真：输入信号ui在过零前后，输出信号出现失真便为交越失真。交越失真1515/51ui-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。乙类放大特点：1616/51二、最大输出功率及效率计算假设ui为正弦波且幅度足够大，T1、T2导通时均能饱和，此时输出到达最大值。ULmax负载上得到最大功率为：iL-USCRLuiT1T2UL+USC若忽略晶体管饱和压降，则负载（RL)上电压和电流最大幅值分别为：1717/51电源提供直流平均功率计算：

每个电源中电流为半个正弦波，其平均值为:两个电源提供总功率为：USC1=USC2=USC

tic11818/51效率为：结论：OCL电路效率较高；电流、电压波形存在失真。1919/51三、电路改进1.克服交越失真交越失真产生原因：在于晶体管特征存在非线性，ui

<uT时晶体管截止。iBiBuBEtuitUT2020/51克服交越失真办法：R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T2

静态时T1、T2两管发射结电位分别为二极管D1、D2正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态。电路中增加R1、D1、D2、R2支路。2121/51R1D1D2R2+USC-USCULuiiLRLT1T2两管导通时间均比半个周期大一些工作方式称为“甲乙类放大”。

动态时设ui加入正弦信号。正半周，T2截止，T1基极电位深入提升，进入良好导通状态；负半周，T1截止，T2基极电位进一步提升，进入良好导通状态。从而克服死区电压影响，去掉交越失真。2222/51uB1tUTtiBIBQ甲乙类放大波形关系：ICQiCuBEiBib特点：存在较小静态电流ICQ、IBQ。每管导通时间大于半个周期，基本不失真。iCQuceUSC/REUSCIBQ2323/51为更换好地和T1、T2两发射结电位配合，克服交越失真电路中D1、D2两二极管能够用UBE电压倍增电路替换。2.UBE电压倍增电路B1B2+-BER1R2UIBI合理选择R1、R2大小，B1、B2间便可得到UBE任意倍数电压。以满足不一样电路克服交越失真需要。图中B1、B2分别接T1、T2基极。假设I>>IB，则2424/513.电路中增加复合管增加复合管目标是：扩大电流驱动能力。复合管组成方式：cbeT1T2ibicbecibic方式一：2525/51becibic

1

2晶体管类型由复合管中第一支管子决定。方式二：cbeT1T2ibic复合管组成方式很多。不论哪种等效方式，等效后晶体管性能确定均以下：2626/51cebT1ibT12727/51改进后OCL准互补输出功放电路：

T1：电压推进级

T1、R1、R2：

UBE倍增电路

T3、T4、T5、T6：复合管组成输出级准互补输出级中T4、T6均为NPN型晶体管，二者特征轻易对称。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T62828/51-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级：单管放大器集成运放内部功率放大输出级2929/518.2.2无输出变压器互补对称功放电路

（OTL电路）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特征对称，

令：0.5USCRLuiT1T2+USCCAUL+-UC3030/51三、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，UC基本保持在0.5USC，负载上得到交流信号正负半周对称，但存在交越失真。ic1ic2交越失真RLuiT1T2+USCCAUL+-时，T1导通、T2截止；时，T1截止、T2导通。0.5USCuit3131/51四、输出功率及效率若忽略交越失真影响，且ui幅度足够大。则：uLULmaxuitt3232/51实用OTL互补输出功放电路调整R,使静态UAQ=0.5USCD1、D2使b1和b2之间电位差等于2个二极管正向压降，克服交越失真。Re1、Re2：电阻值1~2，射极负反馈电阻，也起限流保护作用。D1D2ui+USCRLT1T2T3CRBRe1Re2b1b2A3333/51这里介绍一个实用OCL准互补功放电路。其中主要步骤有：(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组成交流电压串联负反馈）；(6)共射放大级（T4）；(7)校正步骤（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）。§8.3实际功放电路3434/51+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OCL准互补功放电路：3535/51输出功率估算：输出电压最大值约为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：该实用功放电路详细分析计算请参考《模拟电子技术基础》（童诗白主编）。3636/51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功率。集成功放LM384：生产厂家：美国半导体器件企业电路形式：OTL输出功率：8负载上可得到5W功率电源电压：最大为28V§8.4集成功率放大器

3737/51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（普通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）3838/51集成功放LM384外部电路经典接法：500

-+0.1

2.78146215

Vccui8

调整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3939/51利用变压器阻抗变换功效，可实现功放电路和负载间匹配，以填补其它类型功放电路不足。一、特点例：OCL电路中，若RL=80、需要输出功率PO=50W。依据公式需电源电压：90V电压对电子电路显然不适当。§8.5变压器耦合式功放电路利用变压器阻抗变换关系（RL´=K2RL），经过改变变压器匝数比K，使电路得到适当负载，便可处理以上问题。4040/51（变阻抗）变压器原、副边阻抗关系从原边等效：结论：变压器原边等效负载，为副边所带负载乘以变比平方。

4141/51二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器1.原理电路uiT2T1RL+-USCiLN2N1N1放大器：由两个共射极放大器组成，两个三极管射极接在一起。4242/51输入变压器：将输入信号分成两个大小相等信号，分别送两个放大器基极，使T1、T2轮番导通。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+-USCiLN2N1N14343/51uiT2T1RL+-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。4444/51uiT2T1RL+-USCiLN2N1N1动态分析：

ui>0时：T1导通、T2截止，ic1经变压器耦合给负载，