模块七基本放大电路

模块七基本放大电路知识目标掌握基本放大电路的组成及工作原理，了解放大电路的一些基本概念。掌握基本放大电路的静态分析法、图解分析法和动态分析法及其特点。掌握分压式偏置共发射极放大电路的静态分析和动态分析及其特点。掌握共集电极放大电路的静态分析和动态分析及其特点。掌握功率放大电路的功能特点，了解其功率分析。了解多级放大电路的耦合方式。能力目标具备不同放大电路的识图能力。具备直流通路、交流通路、微变等效电路的绘制能力。具备按原理图正确接线的能力，基本元器件的识别能力和焊接能力。具备利用万用表、信号信号发生器、双踪示波器进行静态工作点和交流性能检测的能力。具备放大电路的设计能力。引例：迷你音箱安装与调试图7-1迷你音箱的电路原理图7.1共发射极放大电路7.1.1共发射极放大电路的组成

放大指的是将一个弱小的电信号，以最小的失真或满足技术指标规定的失真量，将其幅值增强到要求的数量。共发射极放大电路由放大器件、直流电源、偏置电路、输入电路和输出电路等部分组成，如图7-2所示。图7-2基本共发射极电路图7-2基本共发射极电路图中三极管采用型硅管，是放大电路的核心，具有电流放大作用。基极电阻又称偏流电阻，它和电源一起给基极提供一个合适的基极直流，阻值一般在几十千欧到几百千欧。为集电极负载电阻，阻值一般在几千欧到几十千欧。当集电极电流受基极电流控制而发生变化时，流过负载电阻的电流会在集电极电阻上产生电压变化，从而引起的变化，这个变化的电压就是输出电压。耦合电容元件、起到“隔直通交”的作用，把信号源与放大电路之间，放大电路与负载之间的直流隔开。无输入信号时，三极管的电压、电流都是直流分量；有输入信号时，三极管电压、电流是直流分量与交流分量的叠加。共发射极放大电路必须遵循以下3条原则，同时这3条原则也是判断一个电路是否具有放大作用的依据。①必须保证三极管工作在放大区，以实现放大作用。②元件的安排应保证信号能有效地传输，即有输入时，应有输出。③元件参数的选择应保证输入信号能不失真地放大，否则，放大将失去意义。7.1.2共发射极放大电路的静态分析1.放大电路的静态分析放大电路Q点（一般用IB

、IC和UCE或IBQ、ICQ和UCEQ表示）的分析计算有两种：估算法和图解法。实践中常用万用表测量放大电路的静态工作点来判断该放大电路的工作状态是否正常。（1）估算法确定静态工作点

放大电路的直流等效电路即为直流通路，画直流通路的方法是，将电容元件视为开路，电感元件视为短路，如图7-3所示。图7-3共发射极放大电路的静态分析图7-3共发射极放大电路的静态分析

放大电路没有输入信号时的直流工作状态称为静态。由于UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ的值对应着三极管输入特性曲线和输出特性曲线上某一点，故称为放大电路的静态工作点Q，由直流通路可对Q点行估进算:例7-1已知图7-3中，求放大电路的静态工作点Q。解:（2）图解法确定静态工作点

在三极管的特性曲线上直接作图分析放大电路工作情况的方法，称为图解法。如图7-4所示，作

的直流负载线，由直流通路的基极回路计算出IBQ，通过两线相交找出静态工作点，从图中读取ICQ及UCEQ。

图7-4图解法分析静态工作点图7-5放大电路的静态工作点解由得：M点(12，0)；N点(0，3)，由得到与输出特性曲线相交点，即是静态工作点Q。从曲线上可查出：例7-2试用图解法求图7-5(a)所示放大电路的静态工作点，已知该电路中的三极直流通路如图7-5(b)所示，输出特性曲线如图7-5(c)所示。图7-5放大电路的静态工作点7.1.3共发射极放大电路的动态分析1.放大电路的各电压和电流的动态工作情况当没有交流信号输入时，电路处于静态；当放大电路有输入信号，即时的工作状态称为动态。当电路有交变输入信号时，该信号参数将与静态参数叠加。对放大电路进行动态分析的主要目的是获得用元件参数表示的放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。以便知道该放大器对输入信号的放大能力，与信号源及负载进行最佳匹配的条件。各处的电流、电压波形，如图7-6所示。图7-6放大电路的波形分析

放大电路的动态情况，是在静态的基础上在输入端加交流电压信号，由于耦合电容元件C1、C2取值较大，其容抗很小，所以对交流信号可视为短路。ui相当于直接加到三极管的发射结上，因此发射结实际电压为静态值UBEQ叠加上交流电压ui，即式中：UBQ为发射结电压瞬时值；UBEQ为发射结电压静态值；ui为交流输入电压瞬时值。为了区分这几种情况，在以后的分析中用小写的字母大写的下标表示含有直流量的总瞬时值；用大写的字母大写的下标表示静态值；用小写字母小写的下标表示交流分量瞬时值。uBE的变化引起基极电流相应变化，即iB的变化引起集电极电流相应变化，即iC的变化引起集电极电压的变化，即当iC增大时，uCE减小，即uCE的变化与iC相反，所以经过C2耦合电容元件传送到输出端的输出电压uO与ui反相。只要电路参数选取适当，uO的幅值将比ui幅值大得多，达到放大目的。动态分析是在静态值确定后分析信号的传输情况，考虑的只是电压、电流的交流分量。分析的基本方法有微变等效电路法和图解法两种，下面介绍微变等效电路法。2.微变等效电路法

三极管是非线性元件，若能使非线性的三极管等效成一个线性元件，则各种线性电路的分析方法就能有效地运用于这种电路中。（1）三极管的微变等效电路在小信号的条件下，用某种线性元件组合的电路模型来等效非线性的三极管，称为三极管的微变等效电路。如图7-7（a）所示，当输入信号很小时，在静态工作点Q附近的工作段可以近似认为是直线，三极管b-e之间的伏安关系可以表示成

，称此常数为三极管的输入电阻。对于低频小功率三极管的输入电阻，工程上常用下式表示图7-7三极管的特性曲线

图7-7三极管的特性曲线

式中IEQ是发射极电流的静态值，单位为mA。rbe一般为几百欧姆到几千欧。它是一个动态电阻，在三极管器件手册中常用hie表示。

如图7-7（b）所示，输出特性曲线放大区是一族近似与横轴平行的直线。在小信号的条件下，与基本呈线性关系，其比例系数是一个常数，即，称为三极管的电流放大系数。由它确定受控制关系，因此，三极管的输出电路可用一个

的受控电流源来等效代替，如图7-8所示。图7-8三极管的等效电路

图7-8三极管的等效电路

（2）放大电路的微变等效电路图7-8三极管的等效电路

微变等效电路是对交流信号而言的，只考虑交流电源（信号源）作用的放大电路称为交流通路。对交流通路而言，电容元件C1、C2可视为短路，直流电源VCC因其内阻很小也可视为短路，据此可画出图7-2所示放大电路的交流通路如图7-9（a）所示。把交流通路中三极管用其微变等效电路代替，即得到放大电路的微变等效电路，如图7-9（b）所示。电路中的电压和电流都是交流分量。图7-9共发射极放大电路的交流通路及微变等效电路图7-9共发射极放大电路的交流通路及微变等效电路3.共发射极放大电路的动态分析

动态特性的分析包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的计算。下面以图7-2所示放大电路为例，用微变等效电路图7-9（b）来分析这3个动态参数。（1）电压放大倍数电压放大倍数是是输出正弦电压和输入正弦电压的相量之比，即

从放大电路的微变等效电路图7-9（b）可知，，故电压放大倍数，式中负号表示输出电压和输入电压反相。当放大电路输出端开路（不接RL）时，，此时的电压放大倍数比接RL时的放大倍数要高，接RL时，AU要降低，RL越小，电压放大倍数AU就越低。（2）输入电阻放大电路对信号源（或对前级放大电路）而言，是一个负载，可用一个等效电阻来表示。这个电阻也就是从放大电路输入端看进去的等效电阻，称为输入电阻ri，即实际上RB的阻值比rbe大得多，因此，这类放大电路的输入电阻近似等于rbe

。为减轻信号源的负担和提高放大电路的净输入电压，通常希望放大电路的输入电阻越大越好，很明显，这种基本放大电路因为受到小rbe的限制，其输入电阻不可能很高。（3）输出电阻

放大电路总是要带负载的，对负载而言，放大电路可以看作一个信号源，其内阻即为放大电路的输出电阻，即从放大电路的输出端看进去的等效电阻。如果ro放大电路的较大（相当于信号源内阻较大），当负载变化时，输出电压变化就大，也就是说带载能力较差，因此，通常希望放大电路的输出电阻越小越好。

把信号源us短路（us=0），从输出端看进去的等效电阻即为输出电阻，对图7-9（b）所示电路,时，则，受控电流源相当于开路，所以。RC的阻值一般为几千欧，因此这种基本放大电路的输出电阻较高。

综上分析可知，在共发射极放大电路中，输入电压Ui与输出电压Uo频率相同，相位相反，幅值得到放大，因此这种单级的共发射极放大电路通常又称反相放大器。图7-10例7-3图

图7-10例7-3图

例7-3在图7-10所示电路中，,

。试求：静态工作点参数

计算动态指标AU、ri、ro的值。

解求静态工作点参数：计算动态指标：4.静态工作点的设置与稳定（1）非线性失真及产生的原因对放大电路除要求有一定的放大倍数，还必须保证输出信号尽可能不失真。所谓失真就是指输出信号的波形不像输入信的波形。引起失真的原因有多种，其中最基本的一种就是由于静态工作点不合适或信号太大，使放大电路的工作范围超出了三极管特性曲线上的线性范围。这种失真通常称为非线性失真。静态工作点设置得太高或太低都会产生非线性失真。如图7-11（a）所示，输入信号为正弦波电压，由于Q静态工作点的位置太低，在输入信号的负半周部分时间段，由于,工作点进入了死区，发射结反偏，使得，三极管在这段时间内处于截止状态，从波形图上看基极电流iB波形负半周顶部被削去，产生了严重失真，由于iB失真，使得和的波形都失真。这种失真是由于三极管的截止而引起，故称为截止失真。如图7-11（b）所示，由于静态工作点Q的位置太高，输入正弦信号正半周期ui虽然不引起iB失真，但由于部分时间段三极管进入饱和区，在这段时间iC达到饱和值，ic不随iB变化而变化，自然iRc和uCE也都出现相同的现象，所以从波形图上看iC产生顶部严重失真，而uCE产生底部严重失真。这种由三极管进入饱和工作状态引起的失真称为饱和失真。图7-11静态工作点分析

图7-11静态工作点分析

因此，放大电路必须设置合适的静态工作点，才能保证不产生非线性失真，一般静态工作点的位置应选在交流负载线的中部。有时为了节约能量，延长电池的使用寿命，对小信号电路在不产生截止失真的条件下，工作点应尽可能选择低一点。但是还应注意，即使静态工作点选在交流负载线的中部，如果输入信号的幅值太大，也会同时产生截止失真和饱和失真。（2）温度变化对静态工作点的影响放大电路虽然选择了合适的静态工作点，但是在外界条件变化时，仍会产生非线性失真。温度变化对三极管、、等参数有显著的影响，从而导致静态工作点的移动。以温度升高为例：

由于温度升高引起IC增大，反映到输出特性曲线上，将使每一条输出特性曲线均向上平行移动，如图7-12所示。当温度从20

℃升到40

℃时，输出特性曲线将上移至虚线所示位置。在基本放大电路图7-2中，由于VCC、RC不变，故温度升高时直流负载线的位置不变；又因RB不变，故偏流IB也不变。从图7-12可以看出，设原来的静态工作点为Q点，温度上升后，Q将上移到Q1点，动态信号将进入饱和区，产生饱和失真。同时，由于Q1点所对应的集电极电流较大，，使三极管的集电极损耗增加，管温升高，又造成输出特性曲线更往上移，如此恶性循环，使三极管不能正常工作，甚至会使三极管损坏。图7-12温度变化对静态工作点的影响图7-12温度变化对静态工作点的影响在图7-2所示的基本放大电路中，其基极偏流，当RB一经选定后，IB也就固定不变，因此，这种电路称为固定偏置电路。固定偏置电路具有电路简单、放大倍数高等优点，但正如以上分析，其静态工作点不稳定，易受温度变化的影响。为了使静态工作点不受外界条件变化的影响，必须在电路结构上采取改进措施。7.2分压式偏置电路7.2.1分压式偏置电路的结构及稳定工作点的原理

三极管的静态工作点会受到温度的影响，温度升高，减小，增大，增大，静态工作点发生漂移，这种现象称为温漂，为了克服温漂，引入了分压式偏置电路。

1.电路结构

分压式偏置电路如图7-13所示。电路中，上并联的电容元件应足够大，对信号而言，其容抗很小，几乎接近于短路。这样，放大电路的增益就不会因的接入而下降。只与电源电压和偏置电阻有关，不受三极管参数和温度变化的影响，所以静态工作点是稳定的，即使更换了三极管，静态工作点也能基本保持稳定。图7-13分压式偏置电路2.稳定静态工作点的原理静态时，通过负反馈电阻的引入，分压式偏置电路能够起到稳定静态输入电压，抑制温漂的作用，其抑制温漂的过程可描述为：7.2.2静态工作点的计算分压式偏置电路的直流通路，如图7-14所示。调整、，使则图7-14分压式偏置电路的直流通路

图7-14分压式偏置电路的直流通路

7.2.3电压放大倍数的计算

分压式偏置电路的动态等效，如图7-15所示，其动态分析为如下：例7-4在图7－16所示电路中，已知三极管的(1)计算静态工作点Q；(2)计算动态参数AU

，ri，ro。解计算静态工作点计算动态参数

图7-15分压式偏置电路动态等效

图7-16例7-2题图

图7-15分压式偏置电路动态等效

图7-15分压式偏置电路动态等效

图7-16例7-2题图

图7-15分压式偏置电路动态等效

7.2.4发射极电阻及信号源内阻对放大电路性能的影响1.发射极电阻对放大电路性能的影响当采用分压式偏置电路使放大电路的静态工作点得到稳定的同时，对放大电路的性能也会产生一些其他的影响。分析图7-17（a）所示分压式偏置电路可得到发射极电阻对放大电路哪些性能会产生影响。图7-17（b）是图7-17（a）电路的微变等效电路图，借助该图和上述放大电路的动态分析方法可以得到图7-17分压式偏置电路及其微变等效电路

由图7-17和上面导出的电压放大倍数表达式可看出，由于Rg对输入信号的分压，使放大电路的电压放大倍数比没有Rg时明显减小，而Re越大，电压放大倍数就越小。

由图7-17和ri的表达式可看出，由于RE相当于与rbe串联，且其中流过的电流是基极电流的倍，折合到输入回路相当于将其扩大了倍，这与没有RE相比，放大电路的输入电阻有明显增大，RE越大输入电阻就越大。而RE的加入不会对输出电阻产生影响。利用电容元件隔直通交的特性可消除对RE动态性能的影响，如果不希望RE对动态性能产生任何影响，可以用一个容量足够大的电容元件与RE并联来实现。若想使动态性能有一定的改善，可采用将RE的一部分通过电容元件旁路的方法，如图7-17（a）所示。这样既可以使工作点的稳定符合要求，又不使电压放大倍数降低太多，还可以使输入电阻有所增大。2.信号源内阻对电压放大倍数的影响上述分析均没有考虑信号源内阻的影响，即认为放大电路的输入电压ui就等于信号源的电动势。由于信号源内阻将对信号源电动势产生分压作用，所以，输出电压对信号源电动势的电压放大倍数将小于对放大电路输入电压的电压放大倍数。图7-18从输入端反映了信号源与放大电路之间的关系，根据输入电阻ri与信号源内阻RS分压原理可得到用ri、RS、Aus表示的输出电压对信号源电动势的电压放大倍数。若输出电压对信号源电动势的电压放大倍数为Aus则图7-18信号源内阻与放大电路之间的关系7.3共集电极放大电路

因为共发射极放大电路的输入电阻不够大，所以它从信号源索取的电流比较大；又因为其输出电阻不够小，所以它带负载能力比较差，即当负载电阻变化时，输出电压变化比较大。然而，在实际电子电路中，特别需要高输入电阻和低输出电阻，基本共集电极放大电路就具备了上述两大特点。共集电极放大电路如图7-19（a）所示，从交流通路来看，电源对交流信号相当于短路，所以集电极为输入回路和输出回路的公共端，故称为共集电极放大电路。又称其为射极输出器。7.3.1静态分析基本共集电极放大电路的直流通路如图7-19（b）所示。图7-19共集电极放大电路

7.3.2动态分析1.电压放大倍数

基本共集电极放大电路的交流通路如图7-19（c）所示。由此图可得到其微变等效电路如图7-20所示，在该电路图中得到输出电压为其中，输入电压为电压放大倍数为

由上式可知，共集电极放大电路的放大倍数小于1，但接近于1。从上式可看到输出电压与输入电压是同相的，大小近似相等，所以射极输出器又称射极跟随器。2.输入电阻射极输出器的输入电阻也可以从图7-20所示的微变等效电路经过计算得出，即由上式可见，射极输出器的输入电阻是由偏置电阻RB和电阻并联而得的。通常RB的阻值很大(几十千欧至几百千欧)，同时，也比共发射极放大电路的输入电阻rbe大得多。因此，射极输出器的输入电阻很高（几十千欧至几百千欧）。3.输出电阻计算射极输出器的输出电阻时，需要将输入信号源置零，去掉负载，然后在输出端加一个电压已知的电压源，如图7-21所示。求出已知电压的电压源向电路提供的电流，并求出输出电阻。

图7-20共集电极放大电路的微变等效电路图7-21共集电极放大电路的输出电阻

由上两式可以求出射极输出器的输出电阻由此可知，射极输出器的输出电阻很小。这也能从射极输出器的输出电压近似等于输入电压反映出，因uo仅比ui小ube，所以不论负载大小如何变化，uo都不会有太大的变化。其输出电阻一般为几十欧到几百欧，比共发射极放大电路的输出电阻低得多。7.3.3射极输出器的特点(1)电压放大倍数小于1，但近似等于l，所以无电压放大作用，但仍具有电流放大作用。(2)输出电压与输入电压同相位。(3)与共发射极放大电路相比具有很高的输入阻抗和很低的输出阻抗。共集电极放大电路在电子电路中往往作为输入电阻要求高的输入级或要求带负载能力强的输出级，或者作为阻抗转换和隔离的中间级。用作输入级时，其高的输入电阻可以减轻信号源的负担，提高放大电路的输入电压；用作输出级时，其低的输出电阻可以减小负载变化对输出电压的影响，并易于与低阻负载相匹配，向负载传送尽可能大的功率。例7-5在图7-19（a）所示电路中，已知试计算静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。解求静态工作点，由图7-19（b）可知：求电压放大倍数，由图7-20微变等效电路可知：求输入电阻和输出电阻，由图7-21可知：7.4

功率放大电路7.4.1功率放大器的特点和种类功率放大器一般由信号放大电路和功率放大电路组成。功率放大电路是输出足够大的功率去推动执行元件(如继电器、电动机、扬声器、指示仪表等)工作。要求放大电路既要有较大的电压输出，同时又要有较大的电流输出。因此，功率放大器的末级通常为功率放大电路。功率放大电路和信号放大电路从本质上来说没有什么区别，它们都在进行能量的交换，即输入信号通过三极管的控制作用，把直流电源的电压、电流和功率转换成随输入信号做相应变化的交流电压、电流和功率。不同之处是信号放大电路要求有较高的输出电压，且工作在小信号状态下；而功率放大电路要有较高的功率输出，且工作在大信号状态下，这就构成了它的特殊性。1.功率放大器的特点功率放大通常位于多级放大电路的最后一级，其任务是将前级电路放大后的电压信号再进行功率放大，以足够大的输出功率推动执行元件工作，功率放大电路的输入信号和输出信号都较大，工作在大信号状态，它工作的动态范围大。这就要求：（1）输出功率尽可能大。功率放大电路不仅要有较高的输出电压，还要有较大的输出电流。因此功率放大电路中的三极管通常工作在高电压大电流状态，三极管的功耗也比较大。对三极管的各项性能指标必须认真选择，且尽可能使其得到充分利用。选择功放管时应保留一定的余量，以保证功放管安全可靠地工作。必要时需加散热片，以防三极过热而烧坏。（2）非线性失真要小。因为功率放大电路是工作在大信号下，非线性失真也要比小信号的电压放大电路严重得多。同一功放管输出功率越大，则非线性失真越严重。（3）效率高。功率放大电路是利用三极管的电流控制作用，把电源的直流信号功率转换成交流信号功率输出，由于三极管有一定的内阻，所以它会有一定的功率损耗。把负载获得的功率PO与电源提供的功率PE之比定义为功率放大电路的转换效率，用公式表示为显然，功率放大电路的转换效率越高越好。(4)散热良好。由于三极管工作在接近极限参数的状态下，所以应具有良好的散热条件，以避免长期工作时烧坏元器件。2.功率放大器的种类

目前常用的低频功率放大器按照功放管所设静态工作点的不同分为甲类、乙类、甲乙类等。甲类功放的电流导通角为360°，即在输入正弦信号的整个周期内，功放管都有集电极电流流通，如图7-22(a)所示。当输入信号时，电源功率全部消耗在三极管和电阻元件上，这种电路功率损耗较大，效率较低，只有30%左右，最高只能达到50%，但输出波形失真小。静态电流是造成管耗的主要因素，要降低管耗，需减小集电极的静态电流。乙类功放的电流导通角为180°，它的基极静态偏置电流等于0，只导通半个周期，效率高，如图7-22（b）所示。乙类功放的静态工作点设置在交流负载线的截止点，三极管仅在输入信号的半个周期导通。这种电路功率损耗减到最少，使效率大大提高，最高可达78.5%。但是乙类功放在交流输入信号的负半周管子处于截止状态，使放大电路的输出产生了严重失真。

甲乙类功放的电流导通角介于180°～360°之间，导通时间比半个周期稍大而不足整个周期，介于甲类功放和乙类功放之间，如图7-22（c）所示，其效率接近乙类功放的效率，其失真情况和效率介于甲类功放和乙类功放之间，可以克服交越失真。图7-22功率放大器的状态

7.4.2乙类双电源互补对称功率放大电路（电路）

从上面分析可知，既要保证放大电路静态时管耗小，又要使放大电路的输出失真小，只能从电路的结构上想办法。如果采用两个三极管配合使用，则可大大减小失真，一般采用互补对称射极输出电路实现。常用的互补电路有几种，这里只介绍功率放大电路。1.电路的组成与工作原理乙类双电源互补对称功率放大电路，又称无输出电容的功率放大电路（OutputCapacitorLess，QCL）。如图7-23所示，VT1为NPN型管，VT2为PNP型管，两管参数完全对称，称为互补对称管。两管构成的电路形式都为射极输出器，电路工作原理分析如下：（1）静态分析由于电路无静态偏置通路，故两管的静态参数IBQ、ICQ、UEQ均为零，即两个三极管静态时都工作在截止区，无管耗，电路属于乙类工作状态。负载上无电流，输出电压。（2）动态分析①当输入信号为正半周时，，三极管VT1导通，VT2截止，等效电路如图7-24（a）所示。三级管VT1的射极电流经自上而下流过负载，在上形成正半周输出电压。②当输入信号为负半周时，，三极管VT2导通，VT1截止，等效电路如图7-24（b）所示。三极管VT2的射极电流经自下而上流过负载，在上形成负半周输出电压。如果忽略三极管的饱和压降和开启电压，在负载Rf上能够获得与输入信号ui变化规律相同的、几乎完整的正弦波输出信号uo，如图7-24（c）所示。由于这种电路中两个三极管交替工作，即一个“推”，一个“挽”，互相补充，故这类电路又称互补对称推挽电路。7-23乙类双电源互补对称功率放大电路（a）uj＞0时的电路

（b）uj＜0时的电路（c）输出信号（理想状态）

图7-24工作原理图2.性能指标的估算以下参数分析均以输入信号是正弦波为前提，且忽略电路失真。（1）输出功率Po由于在输出端获得的电压和电流均为正弦信号，根据功率的定义得式中：Uom、Iom分别是负载上的电压和电流的峰值。由该式可知，输出电压越大，输出功率越高，当三极管进入临界饱和时，输出电压最大，其大小为若忽略Uces，则故负载上得到的最大输出功率是（2）直流电源提供的功率PE两个直流电源各提供半个周期的电流，其峰值为。故每个电源提供的平均电流为因此两个电源提供的功率为输出最大功率时，电源提供的功率也最大（3）效率输出功率和电源提供的功率之比称为功率放大电路的效率。一般情况下效率为理想情况下，Uces忽略，则，得到电路的最大效率为

（4）管耗Pt直流电源提供的功率与输出功率之差就是消耗在三极管上的功率，即由分析可知，当时，三极管总管耗最大，其值为每个三极管的最大功耗为（5）功放管的选择功放管的极限参数有ICM、PCM和，若想得到最大输出功率，功放管的参数应满足下列条件：①功放管的最大功耗应大于单管的最大功耗，即②功放管的最大耐压。即一只三极管饱和导通时，另一只三极管承受的最大反向电压约为2VCC③功放管的最大集电极电流。3.交越失真及其消除功率放大电路的波形图如图7-25所示。从工作波形可以看到，在波形过零的一个小区域内输出波形产生了失真，这种失真称为交越失真。产生交越失真的原因是VT1，VT2发射结静态偏压为零。放大电路工作在乙类状态。当输入信号小于三极管的发射结死区电压时，两个三极管都截止，在这一区域内输出电压为零，使波形失真。只有当输入信号电压上升到超过死区电压时，VT1管才导通。且下半周期尚未到零时，VT1已截止。在截止时间内，VT2也不导通。同理，在输入信号电压的负半周也产生类似的情况。为了减小交越失真，在实际应用时，静态工作点不设在点处,而应选在偏上一些。可以给VT1，VT2发射结加适当的正向偏压，以便产生一个不大的静态偏流，使VT1，VT2导通时间稍微超过半个周期，即工作在甲乙类状态，如图7-26所示。图中利用二极管，上的正向压降来提供偏置电压。静态时三极管VT1，VT2虽然都已基本导通，但因它们对称，仍为零，负载中仍无电流流过。图7-25功率放大电路的波形图图7-26甲乙类功率放大电路7.4.3集成功率放大器的识别与应用集成功率放大器有高频功放和低频功放之分，用在收音机、录音机和扩音机等音频设备中的功放是低频功放。集成功率放大器使用时不能超过规定的极限参数，极限参数主要有功耗和最大允许电源电压，集成功率放大器要加有足够的散热器，保证在额定功耗下温度不超过允许值。集成功率放大器由前置级、中间级、输出级、偏置电路组成，其主要特点是输出功率大、效率高；过电流、过电压、过热保护；体积小、成本低、外接元件少、调试简单。1.集成功率放大器及应用（1）集成功率放大器的组成内部电路原理图如图7-27所示，它是一个三级放大电路，如点划线所划分。

第一级为差分放大电路，VT1和VT3，VT2和VT4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；VT5和VT6组成镜像电流源，作为VT1和VT2的有源负载；信号从VT3和VT4管的基极输入，从VT2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分放大电路。第二级为共射放大电路，VT7为放大管，恒流源作为有源负载，以增大放大倍数。第三级中的VT8和VT9管复合成PNP型管，与NPN型管VT10构成准互补输出级。二极管VD1和VD2为输出级提供合适的偏置电压，可以消除交越失真。电阻元件R7从输出端连接到VT2的发射极，形成反馈通路，并与R5和R6构成反馈网络，从而引入负深度电压串联负反馈，使整个电路具有稳定的电压增益。利用瞬时极性法可以判断出，引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端。电路由单电源供电，故为OTL电路。输出端（引脚5）应外接输出电容元件后再接负载。

在LM386的内部电路图7-27中，引脚2为反相输入端，引脚3为同相输入端；引脚5为输出端；引脚6和引脚4分别为电源和地；引脚1和引脚8为电压增益设置端，当引脚1和引脚8之间外接不同的电阻元件时，Au的调节范围为20～200。

应当指出，在引脚1和引脚8外接电阻元件时，因只改变交流通路，所以必须在外接电阻元件回路中串联一个大容量电容元件，通常取。图7-27LM386内部电路原理图（2）集成功率放大器的应用电路组成功放电路的应用电路如图7-28所示。7引脚接去耦电容元件，5引脚输出端所接和串联网络都是为防止电路自激而设置的。1、8引脚所接阻容电路可调整电路的电压增益，通常电容元件的取值为，约为。的值愈小，增益愈大。该电路常用于收录机及玩具等电路中。图7-28用LM386组成OTL电路（1）音频集成功率放大器的结构是国际通用高保真音频集成功率放大器，是目前使用较为广泛的一种集成功率放大器，其外形及引脚如图7-29所示，与其他功率放大器相比，它的引脚和外接元件都较少。7-29TDA2030A的外形和引脚

TDA2030A电路的电气性能稳定，并在内部集成了过载和热切断保护电路，能适应长时间连续工作，使用起来很方便，TDA2030A音频集成功率放大器适用于收音机和有源音响中，用作音频集成功率放大器，也可用作其他设备中的功率放大，因其内部采用的是直接耦合，亦可以作直流放大。由于集成功放电路在工作时将会产生大量的热量，因此必须为它装上散热片，通过散热片的大小，可初步判断集成功放电路的功率大小，功率越大的集成功放电路，其散热片理应随之更大。（2）TDA2030A集成功率放大器的应用电①双电源应用电路。双电源应用电路如图7-30所示。电路工作原理：输入信号ui由同相端输入，R1、R2、C2构成交流电压串联负反馈。闭环电压放大倍数

为了保持两输入端直流电阻平衡，选择R3=R1，VD1、VD2起保护作用，用来泄放产生的感应电压，将输出端的最大电压钳位在VCC+0.7V～-VCC-0.7V。C3、C4为去耦电容元件，用于去噪。C1、C2为耦合电容元件。②单电源(OTL)应用电路。单电源应用电路如图7-31所示。对仅有一组电源的中、小型录音机的音响系统，可采用单电源连接方式。用阻值相同的R1、R2组成分压电路，使K点电位为VCC/2，在静态时，同相输入端、反向输入端和输出端皆为VCC/2。其他元器件作用与双电源电路相同。图7-30双电源应用电路图7-31单电源应用电路3.集成功率放大器的应用要点①集成功率放大器的正负电源端的引线较长时，一定要加去耦电容元件。容量一般为。否则极易引发低频振荡。输出地与输入地（包括反馈地）也要单独走线，一点接地。②集成功率放大器片内虽然有过热保护电路，但散热器的体积和辐射面积仍要足够大，否则芯片过热时，会引起保护电路频繁起控，影响正常工作。判断散热器是否合适，可用温度计测量，一般要求在大音量连续工作2h后，散热器温升应不高于75

C；也可以用手试之，当手指按在散热器上能忍受3s以上时，温度大约在75

C以下。③将集成功率放大器作为直流放大状态时，输入端的接地电阻取值要小一些，一般取，否则输入差分管的偏流可能相差过大，使输出失调电压过大。④电源电压不能超过极限值，设计时应考虑到市电电压波动和无输入信号时电源电压升高这两种情况，一般在无输入信号时，正负电源电压比极限值低的设计较合理。⑤安装散热器时，先要搞清楚集成功率放大器的散热片与芯片电源端是否绝缘。对于非绝缘结构的集成功率放大器，一定要垫上云母片，并涂上硅脂，否则会造成电源短路。7.5多级放大器7.5.1多级放大电路的组成

在实际的电子设备中，通常放大电路的输入信号都很微弱，一般为几毫伏数量级，输入功率常常在1mW以下。但放大电路的负载却需要较大的电压或一定的功率才能被驱动，因此，在实际应用中要求把几个单级放大电路连接起来，使信号逐级放大，以满足负载的需要。由几