第九章功率放大電路

第9章功率放大電路9.1功率放大電路概述9.2互補(bǔ)功率放大電路一、什么是功率放大器？

在電子系統(tǒng)中，模擬信號被放大后，往往要去推動(dòng)一個(gè)實(shí)際的負(fù)載。如使揚(yáng)聲器發(fā)聲、繼電器動(dòng)作、儀表指針偏轉(zhuǎn)等。推動(dòng)一個(gè)實(shí)際負(fù)載需要的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器9.1概述二、功率放大電路與普通放大電路的比較

功率放大電路：能夠向負(fù)載提供足夠信號功率的放大電路，主要要求獲得一定的不失真或失真較小的輸出功率；電路工作在大信號狀態(tài)，研究的問題是提高輸出功率和效率。共同點(diǎn)：都是能量轉(zhuǎn)換電路，把直流能量轉(zhuǎn)換為交變能量不同點(diǎn)：普通放大電路：主要用于增強(qiáng)電壓幅值或電流幅值，如電壓放大電路主要要求是使負(fù)載獲得不失真的電壓信號，輸出的功率并不一定大；電路工作在小信號狀態(tài)，研究的問題是電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻等。三、功率放大電路的特點(diǎn)1、性能指標(biāo)：

最大輸出功率：功率放大電路提供給負(fù)載的信號功率稱為輸出功率，是交流功率，在電路參數(shù)確定的情況下負(fù)載上可能獲得的最大交流功率。對功放電路的要求是輸出的功率盡可能的大。

轉(zhuǎn)換效率：最大輸出功率與電源所提供的功率之比。

電源提供的能量應(yīng)盡可能多地轉(zhuǎn)換給負(fù)載，盡量減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（）。Pom:負(fù)載上得到的交流信號功率。PV：電源提供的直流功率。2、功率放大電路中晶體管

在功放電路中,為了使輸出功率盡可能的大,要求晶體管工作在盡限應(yīng)用狀態(tài),即晶體管集電極電流的最大值接近最大集電極電流ICM，管壓降的最大值接近c(diǎn)-e反向擊穿電壓U(BR)CEO，集電極消耗功率的最大值接近集電極最大耗散功率PCM,因此在選管子的時(shí)候要注意極限參數(shù)的選擇,以保證管子安全工作.晶

體

管

的

極

限

參

數(shù)5、分析方法：由于是大信號作用，所以采用圖解法。3、電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。4、功放管散熱和保護(hù)問題

功放電路中很大一部分功率被集電極消耗掉，使結(jié)溫上升，為充分利用允許的管耗輸出足夠大的功率，散熱非常重要。使用時(shí)必須安裝散熱片，有時(shí)還要采取各種保護(hù)措施。四、功放電路的分類

功放電路按結(jié)構(gòu)分為：1、變壓器耦合功放

變壓器耦合功放是最早采用的功率放大電路，主要特點(diǎn)為：電路簡單，體積大，輸出功率小。效率低，η≤50％。頻率響應(yīng)差，失真大。2、無輸出變壓器的功率放大電路（OTL）

OTL采用單電源供電，主要特點(diǎn)為：

采用互補(bǔ)推挽電路作為電路的輸出級，該電路易集成，體積小，輸出功率大。效率較高，η≤78.5％。靜態(tài)時(shí)uC=VCC/2低頻段頻率響應(yīng)差。3、無輸出電容的功率放大電路（OCL）

OCL功放為對稱雙電源供電，主要特點(diǎn)為：采用互補(bǔ)推挽電路作為電路的輸出級，該電路易集成，是本章討論的重點(diǎn)。效率較高，η≤78.5％。靜態(tài)時(shí)uO=0。頻率響應(yīng)好。－VCC五、功放電路輸出級晶體管的工作狀態(tài)

根據(jù)晶體管靜態(tài)偏置的不同，功放電路分為：甲類、乙類、甲乙類和丙類功率放大器。1、甲類狀態(tài)（Q點(diǎn)設(shè)在負(fù)載線中央）若晶體管在信號的整個(gè)周期內(nèi)均導(dǎo)通（即導(dǎo)通角θ=360?），則稱之工作在甲類狀態(tài)，構(gòu)成的功放叫甲類功放，如變壓器耦合功放。2、乙類狀態(tài)靜態(tài)電流為0，晶體管僅在正弦信號的半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通（即導(dǎo)通角θ＝180?），則稱之工作在乙類狀態(tài)，構(gòu)成的功放叫乙類功放。如OTL、OCL。3、甲乙類狀態(tài)

若晶體管的導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期且小于一個(gè)周期（即導(dǎo)通角θ＝180?～360?

），則稱之為甲乙類狀態(tài)。如消除交越失真的OCL電路。甲乙類功放的靜態(tài)時(shí)消耗功率低于甲類高于乙類。9.2互補(bǔ)功率放大電路一、OCL電路的組成原始的互補(bǔ)功率輸出級電路

每只晶體管只擔(dān)任半個(gè)周期信號放大。-VCC二、工作原理（設(shè)ui為正弦波）ic1ic2

靜態(tài)時(shí)：ui=0Vic1、ic2均=0（乙類工作狀態(tài)）

uo=0V動(dòng)態(tài)時(shí)：ui

0VT1截止，T2導(dǎo)通ui>0VT1導(dǎo)通，T2截止iL=ic1

;iL=ic2T1、T2兩個(gè)管子交替工作，在負(fù)載上得到完整的正弦波。輸入輸出波形圖uiuououo′交越失真死區(qū)電壓三、消除交越失真的OCL電路

靜態(tài)時(shí):

動(dòng)態(tài)時(shí)：設(shè)ui加入正弦信號。正半周T2截止，T1基極電位進(jìn)一步提高，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)；負(fù)半周T1截止，T2

基極電位進(jìn)一步降低，進(jìn)入良好的導(dǎo)通狀態(tài)。使UB1B2略大于T1管和T2管的發(fā)射極開啟電壓之和，致使兩管均處于微弱導(dǎo)通狀態(tài)——甲乙類工作狀態(tài)T1和T2管在ui作用下輸入特性中的圖解分析特點(diǎn)：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導(dǎo)通時(shí)間大于半個(gè)周期，基本不失真。四、OCL電路的輸出功率及效率最大不失真輸出電壓的有效值：

當(dāng)輸入信號足夠大，且又不產(chǎn)生飽和失真時(shí)，電路的圖解分析如圖所示。功放電路分析計(jì)算的幾個(gè)主要參數(shù)：

Pom——最大交流輸出功率

η——效率η＝Pom/PV

PT——晶體管的功率損耗（管耗）最大輸出功率：每個(gè)電源只提供半個(gè)周期的