徐州工程学院－－模拟电子技术多媒体课件
第九章 功率放大电路
1.功放电路的主要技术指标
1.最大输出功率Pom
功率放大电路提供给负载的信号功率称为输出功率。是
交流功率，表达式为Po＝IoUo（ Io、Uo 均为有效值）。
最大输出功率是在电路参数确定的情况下，负载上可能 获得的最大交流功率
2.转换效率
功率放大电路的最大输出功率与电源提供的直流功率之 比。直流功率等于电源输出电流平均值及电压之积。
• 3.计算效率
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第九章 功率放大电路
交跃失真
• 以上是理论分析，但实际上我们忽略了PN结的死区电压 （导通压降），由于没有偏置电流，导致当输入信号正偏和 反偏电压小于PN结导通电压时是没有信号输出的，实际输 出波形见下图
这种现象称为交越失真 为了解决交越失真的问题，我们经常采用甲乙类互补推 挽功放电路。
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第九章 功率放大电路
• 电路区别 • 增加了由D1、D2、 • R1、 R2、 R3组成的分压电路
A • 消除交跃失真的思路
• 增加的分压电路保证在ui=0时
UAB=UR2+UD1+UD2略大于两管导
通电压
• 则：IB1、IB2非常小
B
• UE=0V
• 以保证T1、T2处于微导通状态 或称临界导通
3.最大输出电压Uom
要注意通常为有效值
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第九章 功率放大电路
2.功率放大电路的要求
（1）为使输出功率尽可能大，要求晶体管工作在尽限状态。 1）集电极电流极限值接近ICM； 2）管压降极限值接近U（BR）CEO； 3）耗散功率极限值接近PCM
P405必须考虑良好散热 （2）效率尽可能高
• 可选用变压器耦合功率放大电路
问：交流负载线斜率？ 交流输出电压为何可以超过Vcc 为什么与横轴的交点选择2Vcc
PV=?，平均电流？效率？
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第九章 功率放大电路
1.输入信号增大，输出功率增大（能够复制信号，实现放大） 2.输入信号增大，三极管平均电流不变（静态功耗不变） 3.输入信号增大，电源提供功率不变（PV不变） 4.效率？ （不稳定、效率低，不可能超过50%） 无法满足电路损耗尽可能小，静态时功放管集电极电流趋 近于0的要求，不适用。
⑦功率管耗散功率（管耗）：PT=PV-PO
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第九章 功率放大电路
8.3功率管的选择
• 功放管工作在大电压、大电流的状态， 且已不太关注对信号的放大效果，故其 选管原则主要是不烧坏管子（关注极限 参数）
• 1.集电极最大电流ICmax • 2.最大管压降UCEmax • 3.集电极最大功耗PTmax
电路笨重，变压器损耗大
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第九章 功率放大电路
3.OTL功放电路
（Output Transformer Less）
比较P168互补输出电路 区别在哪里？
1.单电源供电 2.输出端与负载阻容耦合
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第九章 功率放大电路
OTL功放电路工作原理
第八章 功率放大电路
8.1 功率放大电路概述 8.2 互补功率放大电路 8.3 功率放大电路的安全运行
本章重点和考点:
1.了解功率放大电路的主要特点和分类 2.掌握功率放大电路输出功率、效率与Q点之间的关系 3.掌握乙类、甲乙类功率放大电路的工作原理及分析方法
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须进行静态偏置：
+VCC T1 iC1
1.ui = VCC/2 T1 、 T2 截止 2.正半周期 T1 导通 T2 截止
+
+
io = iE1 = iC1, uO = iC1RL
ui
RL
T2
iC2
uo 3.负半周期 T2 导通 T1 截止
io = iE2 = iC2, uO =- iC2RL
大功率管UCES不能忽略，通常为2-3V
I cm
=
VCC
U CES RL
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④全周期平均电流（直流分量）：
1
Ico =
0
I cm
sin td(t)
=
2I cm
⑤电源消耗功率：PV = I Vco CC
⑥最大转换效率：
=
Pom PV
=
4
VCC
U CES VCC
4
78.5（% 忽略U CES）
• 双端输入，双端输出
• 两输入端须静态偏置 VCC/2
?
特点： 既不需要输出变压器，也不需要输出电容 管子对称难，输入输出均无接地点
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第九章 功率放大电路
几类功放电路的比较
• 变压器耦合乙类推挽：
•
单电源供电，笨重，效率低，低频特性差
• OTL电路：
•
单电源供电，低频特性差
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第九章 功率放大电路
2.变压器耦合乙类推挽功率放大电路
（1）无输入 T1、T2截止， VCC直流损耗为0
（2）正半周期 T1导通、T2截止
（3）负半周期 T1截止，T2导通
特点：
大功率管UCES不能忽略，通常为2-3V
静态损耗接近0，Vcc能量几乎全部提供给负载
iC
ICQ
Icm
ICQ
Icm
O 2 t
O
2 t
甲类( = 2 )
乙类( = )
iC
ICQ
Icm
O 2 t
甲乙类( < < 2 )
丙类： 导通角小于 。
丁类 此时，集电极电流iC将严重失真。
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第九章 功率放大电路
1.变压器耦合甲类功放电路
• 基本共射放大电路直流功耗过大，效率过低不适于用 作功放电路P405
2.ui > 0 T1 导通 T2 截止uO = iC1RL
uo 3.ui < 0 T2 导通 T1 截止
io = iE2 = iC2, uO =- iC2RL
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5.BTL功放电路
（Balanced Transformer Less） 桥式推挽
• uO =- iC2RL
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第九章 功率放大电路
电路参数计算
• ①最大输出电压（不失真）：
• Uop=VCC-UCES • （UCES为CE间饱和压降）
• 这是峰值有效值需要除以根号2
②最大输出功率：
Pom
=
U
2 op
2RL
=
VCC UCES 2RL
2
③最大集电极电流：
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1.集电极最大电流ICmax
2.最大管压降UCEmax
=2VCC-UCES
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3.集电极最大功耗Ptmax P413
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第九章 功率放大电路
综上所述，选管时应查阅手册选择参数如下 的管子P491
1）在电源一定的情况下，最大不失真输出电压尽可能 大，输出功率尽可能大；
2）电路损耗的直流功率尽可能小，静态时功放管集电 极电流趋近于0。
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3.功率放大电路的分类
在放大电路中，若输入信号为正弦波时，根据晶体管 在信号整个周期内导通情况分类
iC
• OCL电路：
•
双电源供电，效率高，低频特性好
• BTL电路：
•
单电源供电，低频特性好；双端输入，双端输出。
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第九章 功率放大电路
8.2互补功率放大电路的估算
• 分析的核心：求解输出功率和效率 • 1.在已知RL的情况下，求Uom,进而求出Pom
• 2.求电源平均功率
要满足大功率输出，C要足够的大； C大了低频特性差，且有漏阻及电感效应
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第九章 功率放大电路
4.OCL双电源功放电路
（Output Capacitor Less）
一、电路组成
+VCC T1 iC1
+
ui
T2
低频特性好 电路复杂
RL iC2 -VCC
1.ui = 0 T1 、 T2 截止
功耗小，电压增益可调节，电源电压范围大， 外接元件少和总谐波失真小等优点，广泛应用 于录音机和收音机之中。 • 集成电路就是将相应的元件在一片硅基上形成， 并封装为一个整体，引出功能引脚。 • 我们在后面的章节详细介绍。
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第九章 功率放大电路
第九章 功率放大电路
9.1功率放大电路概述
能够向负载提供足够信号功率的放大电路称为功率放大 电路，简称功放。
功放既不是单纯追求输出高电压，也不是单纯追求输 出大电流，而是追求在电源电压确定的情况下，输出 尽可能大的功率。（大功率放大电路）
主要研究的问题：
1.大信号工作状态无法用微变等效电路分析（图解法） 2.关注电路工作效率（降低直流损耗） 3.电路工作在尽限状态（依据极限参数选管） 4.大功率工作的非线性失真（特殊选管、引入负反馈） 5.带负载能力（足够大的输出功率、效率）