1、4.1 概 述 4.2 乙类互补对称功率放大电路 4.3 甲乙类互补对称功率放大电路 *4.4 集成功率放大器 u 甲乙类双电源互补对称电路 u 甲乙类单电源互补对称电路 1 例： 扩音系统 实际负载 什么是功率放大器？ 在电子系统中，模拟信号被放大后 ，往往要去推动一个实际的负载。如使扬声器发声、继电器动 作、 仪表指针偏转等。推动一个实际负载需要的功率很大。 能输出较大功率的放大器称为功率放大器 4.1 概述 功 率 放 大 电 压 放 大 信 号 提 取 2 一. 功放电路的特点 （2） 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
2、、 PCM 。 ICM PCM UCEM （1）输出功率Po尽可能大 Ic uce 3 (3) 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。 (4) 电源提供的能量应尽可能多地转换给负载，尽量 减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的 效率（）。 Po: 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率。 （5）功放管散热和保护问题 4 二. 甲类功率放大器分析 1.三极管的静态功耗 ： 若 电源提供的平均功耗： 则 Ic uce Q uceQ IcQ 5 2.动态功耗（当输入信号Ui时） 输出功率: 要想PO大，就要 使功率三角形的面积 大，即必须使Vom 和 Iom 都要大。 最
3、大输出功率: M N Uom Iom 功率三角形 iC uCE Q UCEQ ICQ VCC 6 电源提供的功率 此电路的最高效率 甲类功率放大器存在的缺点 ： 输出功率小 静态功率大，效率低 7 三. BJT的几种工作状态 甲类：Q点适中，在正弦信号的 整个周期内均有电流流过BJT。 甲乙类：介于两者之间 ，导通角大于180 动画演示 iC uCE Q1 UCEQ ICQ VCC iC uCE Q3 ICQ VCC 乙类：静态电流为0，BJT只在 正弦信号的半个周期内均导通。 iC uCE Q2 ICQ VCC 8 一. 结构 互补对称： 电路中采用两个晶 体管：NPN、PNP各 一支； 两
4、管特性一致。组 成互补对称式射极输 出器。 4.2 乙类互补对称功率放大电路 9 二、工作原理（设ui为正弦波） ic1 ic2 静态时： ui = 0V ic1、ic2均=0（乙 类工作状态） uo = 0V 动态时： ui 0VT1截止，T2导通 ui 0VT1导通，T2截止 iL= ic1 ; iL=ic2 T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波 。 10 输入输出波形图 ui uo uo uo 交越失真 死区电压 11 组合特性分析图解法 负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES iC1 uCE iC2 Q VCC UCES UCES Uom 12 最大不失真输
5、出功率Pomax 1.输出功率Po 三、分析计算 动画演示 13 一个管子的管耗 2.管耗PT 两管管耗 14 3.电源供给的功率PE 当 4.效率 最高效率max 15 四三极管的最大管耗 问：Uom=？ PT1最大, PT1max=？ 用PT1对Uom求导，并令导数=0，得出： PT1max发生在Uom=0.64VCC处。 将Uom=0.64VCC代入PT1表达式： 16 选功率管的原则： 1. PCM PT1max =0.2PoM 2 17 t uo 交越失真 ui t 存在交越失真 乙类互补对称功放的缺点 18 静态时: T1、T2两管发射结电压分 别为二极管D1、 D2的正向导通 压
6、降，致使两管均处于微弱导 通状态甲乙类工作状态 动态时：设 ui 加入正弦信号。正半 周 T2 截止，T1 基极电位进一步 提高，进入良好的导通状态；负 半周T1截止，T2 基极电位进一步 降低，进入良好的导通状态。 电路中增加 R1、D1、D2、R2支路 1.基本原理 4.3 甲乙类互补对称功率放大电路 一. 甲乙类双电源互补对称电路 19 uB1 t UT t iB IBQ 波形关系： ICQ iC uBE iB ib 特点：存在较小的静态 电流 ICQ 、IBQ 。 每管导通时间大 于半个周期，基 本不失真。 iC Q uce VCC /Re VCC IBQ EWB演示功放的交越失真 2
7、0 2.带前置放大级的功率放大器 动画演示 （甲乙类互补对称 电路的计算同乙类 ） 21 3. 电路中增加复合管 增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。 1 2 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。 复合NPN型 复合PNP型 22 4. 带复合管的OCL互补输出功放电路： T1：电压推动级（前置级 ） T2、R1、R2：UBE扩大电路 T3、T4、T5、T6： 复合管构成互补对称功放 输出级中的T4、T6均为NPN型晶体管 ，两者特性容易对称。 合理选择R1、R2，b3、b5间 可得到 UBE2 任意倍的电压 。 23 1、基本原理 . 单电源供电； . 输出加有大电容。 （1）静态偏置
8、 二. 甲乙类单电源互补对称电路 调整RW阻值的大 小，可使 此时电容上电压 24 （2）动态分析 （电容起到了负电 源的作用） Ui负半周时， T1导通、T2截止 ； Ui正半周时， T1截止、T2导通 。 动画演示 25 （3）输出功率及效率 若忽略交越失真的影响。则： 此电路存在的问题： 输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。 26 2. 带自举电路的单电源功放 静态时 C1充电后，其两 端有一固定电压 动态时 由于C1很大，两端电 压基本不变，使C1上 端电位随输出电压升 高而升高。保证输出 幅度达到VCC/2。 C1、R7为自举电路 27 3.带运放前置放大级的功率放大
9、电路 运放A接成同相输入方式作前置放大级。引入了电压 串联负反馈。整个电路的电压放大倍数： 28 总结：互补对称功放的类型 互补对称功放的类型 双电源电路 又称OCL电路 （ 无输出电容） 单电源电路 又称OTL电路 （无输出变压器 ） 29 4.4 集成功率放大器 集成功率放大器DG4100简介 ： 30 集成功放DG4100的外部接线图： 31 1功率放大器的特点：工作在大信号状态下，输出电压和输 出电流都很大。要求在允许的失真条件下，尽可能提高输出功 率和效率。 2为了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙类和甲 乙类状态下，并用互补对称结构使其基本不失真。这种功率放 大器理论上的最大输出效率可以达到78.5。 3互补对称功率放大器的几种主要结构： OCL（双电源）乙类 甲乙类。 OTL（单电源）乙类 甲乙类。 4随着半导体工艺、技术的不断发展，输出功率几十瓦以上 的集成放大器已经得到了广泛的应用。功率VMOS管的出现， 也给功率放大器的发展带来了新的生机。 本章小结 32
