电子技术 模拟电路部分
第八章
功率放大器
第八章功率放大器
(8-1)
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
第八章功率放大器
(8-2)
§8.1 概述
功率放大器的作用： 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。
1. 由NPN型、PNP型三极 管构成两个对称的射极 ui 输出器对接而成。
2. 双电源供电。
T2
3. 输入输出端不加隔直电
容。
第八章功率放大器
iL RL
uo
-USC
(8-13)
静态分析：
ui = 0V T1、T2均不工作 uo = 0V
因此，不需要隔直电容。
+USC T1
ic1Leabharlann 动态分析：ui > 0V ui 0V
(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 。
Ic ICM
PCM
uce UCEM
第八章功率放大器 (8-5)
(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地转换给负载，以 减少晶体管及线路上的损失。即注意提高
Q
uo的取 值范围
uCE USC
若忽略晶 0体.5管U S的C R饱L和
压降和截止区，输出
信号uo的峰值最大只 能为：
U 0.5U 第八章功率放大器
o max
SC
(8-9)
1. 直流电源输出的功率
iC ICQic
1T
PE
T
0 USCiCdt
ICQIcmsin(t)
1
PE T
T
U
0
SCiC
(8-10)
如何解决效率低的问题？
办法：降低Q点。 缺点：但又会引起截止失真。
既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用
推挽输出电路，或互补对称射极输 出器。
第八章功率放大器
(8-11)
§8.2 互补对称功率放大电路
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：
互补对称功放的类型
射极输出器效率的估算：
(设RL=RE)
U SC ic
USC
RE
Rb
Q
ui
RE
uo
uo
uo
第八章功率放大器
ib USC uce
t
(8-8)
为得到较大的输出信号，假设将射极输出器的静态 工作点（Q）设置在负载线的中部，令信号波形正负半
周均不失真 ，如下图所示。
交流负
U SC
Ic
载线
RE
直流负 载线
静态工作点： UCEQ = 0.5USC ICQ 0.5U SC RE
无输出变压器形式 无输出电容形式
（ OTL电路）
（ OCL电路）
OTL: Output TransformerLess
OCL: Output CapacitorLess
第八章功率放大器 (8-12)
8.2.1 无输出电容的互补对称功放电路
（ OCL电路）
一、工作原理（设ui为正弦波）
+USC
T1
电路的结构特点：
电路的效率（）。
Pomax 100%
PE
Pomax : 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率。
第八章功率放大器 (8-6)
问题讨论
射极输出器能否做 功率放大？
USC
射极输出器的输
ib
Rb
出电阻低，带负载能
力强，但做功放不适
ui
RE
uo 合。为什么？解释如
下：
第八章功率放大器
(8-7)
dt
U SC T
T
0iC dt
USC
ICQ
U
2 SC
2RL
2. 最大负载功率
U om max
POmax 3. 最大效率
RL
2
2
0.5U SC
2 2
RL
U
2 SC
8RL
max POmax PE 25% (RL=RE时)
放大电路的输出没有失第真八章的功率工放大作器 方式称为甲类放大。
+USC ULmax
iL RL
UL
-USC
(8-17)
电源提供的直流平均功率计算：
每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:
Ia1 v2 1 π0 πU R S LC sintd(
t)U SC πR L
Iav2
Iav1
USC π RL
U SC ic1
RL
USC1 =USC2 =USC
两个电源提供的总功率为：
t
P EP E1P E22USC π U R SLC2 πU R S 2 LC
第八章功率放大器
(8-18)
PomaxUS2CUS2CR1L
US2C 2RL
P EP E1P E22USC π U R SLC2 πU R S 2 LC
效率为：
US2C
Pomax 2RL
PE
2US2C
π 78.5% 4
T1导通，T2截止 ui iL= ic1 ;
T1截止，T2导通 iL=ic2
iL RL
uo
ic2
T2
-USC
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。第八章功率放大器
(8-14)
乙类放大的输入输出波形关系:
ui
u´o ´
u"o uo
交越失真
+USC
t 死区电压
T1
t
ui
iL RL
例1： 扩音系统
信
电功
号
压率
提
放放
取
大大
第八章功率放大器
(8-3)
例2：温度控制
Usc
R1
R1-R3:标准电阻
a
Ua : 基准电压
Rt :热敏电阻
A：电压放大器 R2
温度调节
过程
室温T
R3
b ++
功
- A uo1 放
加
Rt
热
温控室 元
件
Rt
Ub
UO1
T
第八章功率放大器
uo
UO
(8-4)
分析功放电路应注意的问题
uo
T2
t
-USC
t 交越失真：输入信号 ui在过零 前后，输出信号出现的失真便 为交越失真。
第八章功率放大器
(8-15)
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。
T1
+USC
ui T2
第八章功率放大器
iL RL
uo
-USC
π RL
结论：OCL电路效率较高； 电流、电压波第八形章功存率放在大器失真。
(8-19)
三、电路的改进
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。
(8-16)
二、最大输出功率及效率的计算
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
达到最大值。
T1
若忽略晶体管的饱和
压降，则负载（RL)上的电 压和电流的最大幅值分别
为： U L max U SC
ui
I L max U SC RL
T2
负载上得到的最大功率为：
PomaxUS2CU第S2八C 章功R 率1放L大 器 U 2R S2LC