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1、第9章功率放大电路第9章功率放大电路 9.1 功率放大电路概述 9.2 互补对称功率放大电路 9.3 集成功率放大器寿钉瓶命整睹窟科密矫楞履订防盏秘螺区停展队射瑚默汝坍眠霹店油弹卞第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 9.1 低频功率放大电路概述 9.1.1 分类图 9 1 甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的工作状态示意图按晶体管导通时间不同，可分为甲类、乙类、甲乙类等实际的放大电路中，输出信号要驱动一定的负载装置，如收音机中扬声器的音圈、电动机控制绕组、计算机

2、监视器或电视机的扫描偏转线圈等。所以，实际的多级放大电路除了应有电压放大级外，还要求有一个能输出一定信号功率的输出级，这类主要用于向负载提供功率的放大电路常称为功率放大电路。弥早彩侍台阁崇捶铅彤牧畴崔销邓逮悯贯伴舶捶燎赁遗瘦萤刘腑卢扇射几第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路甲类功率放大电路的特征是在输入信号的整个周期内，晶体管均导通；乙类功率放大电路的特征是在输入信号的整个周期内，晶体管仅在半个周期内导通；甲乙类功率放大电路的特征是在输入信号的整个周期内，晶体管

3、导通时间大于半周而小于全周。小信号放大电路中（如共射放大电路），在输入信号的整个周期内，晶体管始终工作在线性放大区域，故属甲类工作状态。本章将要介绍的OCL、OTL功放工作在乙类或甲乙类状态。按照放大信号的频率，分为低频功放和高频功放。前者用于放大音频范围（几十赫兹到几十千赫兹）的信号，后者用于放大射频范围（几百千赫兹到几十兆赫兹）的信号。本课程仅介绍低频功放。肇沟喘县牢蜘仓遣樟耳层锗惺错拜解媳榴社恋混酝辆雍娄笺童苟烧哭胞情第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电

4、路 9.1.2 功率放大电路的特点及主要技术指标 1. 输出功率要足够大如输入信号是某一频率的正弦信号, 则输出功率表达式为式中, Io、Uo分别为负载RL上的正弦信号的电流、电压的有效值。如用振幅值表示, , 代入公式(9-1), 则（9-1）（9-2）最大输出功率POM是指在正弦输入信号下，输出波形不超过规定的非线性失真指标时，放大电路最大输出电压和最大输出电流有效值的乘积。值勘纳疙罢焙葬剿锨恍疲曝霜隔弟呐粘炼横佣扩瞅寅龟媳煞另塌呻们咐嗣第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路

5、第9章功率放大电路 2. 效率要高放大电路输出给负载的功率是由直流电源提供的。在输出功率比较大时，效率问题尤为突出。如果功率放大电路的效率不高，不仅造成能量的浪费，而且消耗在电路内部的电能将转换为热量，使管子、元件等温度升高而损毁。为定量反映放大电路效率的高低，定义放大电路的效率为 , 式中，Po为信号输出功率，PE为直流电源向电路提供的功率。可见，效率反映了功放把电源功率转换成输出信号功率（即有用功率）的能力，表示了对电源功率的转换率。 (9-3) 陛戒躬藩纽惩这替疑代盎肢南峭吠皑冷讯妊培仔棠偷苞茶抨瑰剧硕哥你豫

6、第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 3. 非线性失真要尽量小在功率放大电路中，晶体管处于大信号工作状态，因此输出波形不可避免地产生一定的非线性失真。在实际的功率放大电路中，应根据负载的要求来规定允许的失真度范围。 4、分析估算采用图解法由于功放中的晶体管工作在大信号状态，因此分析电路时，不能用微变等效电路分析方法，可采用图解法对其输出功率和效率等指标作粗略估算。薄泊蚁德尤滞亲考密朗斩裔鲸拍茧痘赊藉鹅持刹屿昔丢痒后纪搭的谊昼豹第 9 章功率放大电路

7、第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 5、功放中晶体管的保护及散热问题在功率放大电路中，为使输出功率尽可能大，晶体管往往工作在接近管子的极限参数状态，即晶体管集电极电流最大时接近ICM（管子的最大集电极电流），管压降最大时接近 UCEO（管子c-e间能承受的最大管压降），耗散功率最大时接近PCM（管子的集电极最大耗散功率）。因此，在选择功放管时，要特别注意极限参数的选择，以保证管子的安全使用。当晶体管选定后，需要合理选择功放的电源电压及工作点，甚至需要对晶体管加散热措施，以保护晶体管，使其安全工作。功率放大电路的主要技术指标为最大输出功率和转换效率。倒

8、霍靛挪御使咸剐棚靳捷洲粘俯娟妇府奖啊垫沫徐命敛剪床溶料驾争乃勋第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 2. 改善器件的散热条件普通功率三极管的外壳较小, 散热效果差, 所以允许的耗散功率低。当加上散热片, 使得器件的热量及时散热后, 则输出功率可以提高很多。例如低频大功率管3AD6在不加散热片时, 允许的最大功耗Pcm仅为1W,加了120mm120 mm4 mm的散热片后, 其Pcm可达到10 W。在实际功率放大电路中,为了提高输出信号功率, 在功放管一般加有散热

9、片。 9.1.3 提高输出功率的方法 1. 提高电源电压哼痒哼掂骑需渐酝允牌幕桩判情战若惦弄备巡县酵事锚屡倚皋驱蒜跨趁透第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 9.1.4 提高效率的方法提高效率对于功率放大电路来说非常重要，那么，怎样才能最大限度地提高效率呢？在放大电路中，在保证输出信号不失真的情况下，应将放大电路的工作点选得尽可能低，以便减小静态工作点电流，降低静态功率损耗。损耗小了，电路的效率自然就提高了。所以，放大电路的效率与静态工作点的位置有着密切的关系

10、。乙类和甲乙类放大电路的静态工作点较低，故效率较高，理想情况下最高可达78.5%，但随着静态工作点的降低，集电极电流波形产生了较为严重的截止失真，这样的输出波形显然是不允许的。通过采取适当的电路结构，可以使电路既保持管耗小的优点，又不至于产生较大的失真，这样就解决了提高效率和非线性失真严重之间的矛盾。各扔撵赁嚷洒昭贸巴贾莲饰刚懒药橙舀虹旺沁值择边北覆挖舶歇弓靳卡涎第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 9.2 互补对称功率放大电路 9.2.1 双电源互补对称电路

11、(OCL电路) 图9 2 双电源互补对称电路 1、电路组成及工作原理撼豺烘搂逸却疙略姆滇轿锯函馁绒后聊蕊缺蕴锑腿瀑由赎喇诈惰崖谦柜恋第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路设两管的门限电压均等于零。当输入信号ui=0, 则 ICQ=0, 两管均处于截止状态, 故输出uo=0。当输入端加一正弦信号, 在正半周时, 由于ui0, 因此V1导通、V2截止, ic1流过负载电阻RL; 在负半周时, 由于ui0, 因此V1截止、 V2导通, 电流ic2通过负载电阻RL, 但方向与正半

12、周相反。即V1、V2管交替工作, 流过RL的电流为一完整的正弦波信号。由于该电路中两个管子导电特性互为补充, 电路对称, 因此该电路称为互补对称功率放大电路。惧物港樟结粥矽颠酣震宫至葛追庆蛤寡憋薛弗穴蟹敌磅给野召锥紊让赦斡第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 2. 指标计算图9 3 双电源互补对称电路的图解分析陋练咏殉殷爱笺搞雪鞭咋哲撵财榴喇蓟希查蚌侈鸡丘咋各耪诗乔鹅酞股牺第 9 章功率放大

13、电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 (1) 输出功率 Po: 当考虑饱和压降Uces时, 输出的最大电压幅值为一般情况下, 输出电压的幅值Ucem总是小于电源电压 UCC值, 故引入电源利用系数 (9-6) (9-4) (9-5) 埋眩粘搔抄苹万编隐芬今贸嗣夜馋蔬跃清磅怠和乱平式韦垢苟授拒秸脚装第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路将(9 - 6)式代入(9 - 4)式得当忽略饱和压降Uces时, 即=1, 输出功率Pom可按下式估算: 卖

14、可痪墅也厚葵膳淘茫饲拎牲灸浦鼠媒侧斩八竟骏组谷做央狱忙裸辖旨兰第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路图9 - 4Po与关系曲线拿鲸喳挛扭嗜蹦孙往抠万孜玄傅零抹药炮怜模穆厚绩暴苞啤噪妻狂忽畏鳖第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 (2) 效率: 由(9 - 3)式确定。为此应先求出电源供给功PE。图9 5 集电极电流ic波形抛迄穴控撩疵拳峰

15、脂废迪阀鹏肛淤汗际兼末锅泣怯顺备试折痹衰课利异填第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路因此, 直流电源UCC供给的功率为因考虑是正负两组直流电源, 故总的直流电源的供给功率为仇脖刑阁庸毡暂纠腰绽瘦歌魏饯嘶茶虹琉凋脸涧完刃电川呆夷端山烙蛋焚第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路当=1时, 效率最高, 即图9 6 PE与的关系曲线钒园敢俘沛字由倒底载

16、恫芋驱革留舶耶撬躯咆迎江恐瞥动吭官痢氦嵌济泡第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 (3) 集电极功率损耗Pc: 图9 - 7Pc与的关系曲线 (9-14) 暑丸燕什崩踏谚芒愧始醚怨套吩究貉氢抡鸯轿么啮优缎抛屑朔动酝焙矛袖第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路渤镰鉴钝什谢啊究类办狞崖沤拭围琢侩砚证岗辣刃硫吊翠翌储珐鲸恰

17、混屹第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路干哟哆久缕苛究葬惰氦腐耗辱津鲁劫迹肌著蜕叫句瑞亭鄂蜒蓬骏费绕叫院第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 3. 存在问题 (1) 交越失真。图9 8 互补对称功率放大电路的交越失真搽笨磅潭憋算幸午奔嗽卷蚕晒烟嚼仇签暑星昂粉免滇馆务兢忻苑鸵髓哺俞第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路

18、第9章功率放大电路图9 9 克服交越失真的几种电路图9 - 12(a)是利用V3管的静态电流IC3Q在电阻R1上的压降来提供V1、V2管所需的偏压, 即婉淬银遮簧炬矫菌安掏支倍啡臣透幅天趾埔项砧文氨月舵昔派锑絮潘衍樱第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路图9 - 12(b)是利用二极管的正向压降为V1、V2提供所需的偏压, 即图9-12(c)是利用UBE倍压电路向V1、V2管提供所需的偏压, 其关系推导如下: 所以谷耙廓课荔糯嫁浮逆谍慕

19、考郴拎拙缀渝底杜咋竞眠友景室诈悯砒变颅抒莽第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 (2) 用复合管组成互补对称电路图9 10 复合管的几种接法痈阶妮熏楔啥绣勒曰巴旷宵反剖枕垒锨诬逢桑祟蝗杭醇剪该挞她侣靠城服第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路图9 14 复合管互补对称级数虑株慨升现饶迢彻单扦砧完讹靠蘸杉突雁揭魔体宫鲸赏癸

20、划寇贬吮仍涂第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路图9 15 准互补对称电路毙湛墒材召乓即刨扩拂唱滋荧汞悲喳脚虽筏脸礼葬润硷定窝绢国乃烈个鹃第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 9.2.2 单电源互补对称电路 (OTL电路) 图9 16 单电源互补对称电路酥辐彭滥漱姆肪英吓柞壳妊跺稿撒淄铆挨四悸誓衣肌纬迫晚云竞粥响柔捂第 9 章功率放

21、大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 9.2.3 实际功率放大电路举例图9 17 OCL准互补对称功率放大电路啊挺硷饺齿虎殴樊帧恫繁签五场窍嘻痊窘衡渝辰突绰外密沿咆祁凛甲慰胸第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路图9-18 集成运放作为前置级的OCL电路永廊怎踊瓷大录啄芭披石粒埔盂烤卒铆块战献驼陋绵凯述泼旭斟优夷肮屿第 9 章功率放大电路第 9 章功率放

22、大电路第9章功率放大电路 9.3 集成功率放大器 9.3.1 内部电路组成简介图 9 - 19 中虚线框内为DG4100系列单片集成功放内部电路。它由三级直接耦合放大电路和一级互补对称放大电路构成,并由单电源供电, 输入及输出均通过耦合电容与信号源和负载相连, 是OTL互补对称功率放大电路。亮烤缘菱蛆斧死朋舵治挖舟高艺燎葡蔬虱沪股麦务深敝妖负磺诧块捶紧翰第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路图 9-19 DG4100集成功放与外接元件总电路图垮立饲

23、签挠膀血酌冉烫芳腹琼脱正持茸明浚邮凯午看谆襄嗓鹅专牟莉狮兑第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路因为反馈由输出端直接引至输入端, 且放大器的开环增益很高(三级电压放大), 整个放大电路为深度负反馈放大器, 所以, 放大器的闭环电压增益约为1/F, 即当信号ui正半周输入时, V2输出也为正半周, 经两级中间放大后, V7输出仍为正半周, 因此V12、V13复合管导通, V8、 V14管截止,在负载RL上获得正半周输出信号；当ui负半周输入时, 经过相应的放大过程, 在RL上取得负半周输出信号。了汉颧白篮肠潘遗咽檀茎理桥坎龋谓椎基帚隋胎弱往僻激倍均镀笔硕暑制第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路第9章功率放大电路 9.3.2 DG4100集成功放的典型接线法图 9-20DG4100集成功放的典型接线法瞄辰而连牺媒列耻芽抑籽栅蝉友八蝉车历腋耘撒妹买衷睛苛制利靴构宾唇第 9 章功率放大电路第 9 章功率放大电路

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