功率放大电路-电子技术实践基础

互补对称功率放大电路互补对称电路是集成功率放大电路输出级的基本形式。当它通过容量较大的电容与负载耦合时，由于省去了变压器而被称为无输出变压器(OutputTransformerless)电路，简称OTL电路。若互补对称电路直接与负载相连，输出电容也省去，就成为无输出电容(OutputCapacitorless)电路，简称OCL电路。

OTL电路采用单电源供电，OCL电路采用双电源供电。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功率放大电压放大信号提取互补对称功率放大电路一功率放大电路概述一功率放大电路概述

(一)

功率放大电路的特点

功率放大器的主要任务是向负载提供较大的信号功率，故功率放大器应具有以下几个主要特点。1.

输出功率要足够大

如输入信号是某一频率的正弦信号，则输出功率的表达式为

Po=IoUo

改用振幅值表示为Po=

IomUom

2.效率要高

功率放大器实质上是一个能量转换器，它是将电源供给的直流能量转换成交流信号的能量输送给负载，因此，要求转换效率高。

式中，Po为信号输出功率，PDC是直流电源向电路提供的功率。在直流电源提供相同直流功率的条件下，输出信号功率愈大，电路的效率愈高。3.

非线性失真要小

功率放大器是在大信号状态下工作，电压、电流摆动幅度很大，而且由于三极管是非线性器件，在大信号工作状态下，器件本身的非线性问题十分突出，因此，输出信号不可避免地会产生一定的非线性失真。在实际应用中，要采取措施减少失真，使之满足负载要求。4.

图解法进行估算

由于功放工作在大信号状态，实际上已不属于线性电路的范围，故不能用小信号微变电路的分析方法，通常采用图解法对其输出功率、效率等指标作粗略估算。*变压器耦合功率放大电路传统的变压器耦合式甲类功放电路电源提供的功率为PV＝ICQVCC

，全部消耗在管子上。则可作出交流负载线

RL等效到原边的电阻为变压器原边线圈电阻可忽略不计，直流负载线垂直于横轴且过(VCC

，0)。在理想变压器的情况下，最大输出功率为即三角形QAB的面积在输入信号为正弦波时，若集电极电流也为正弦波直流电源提供的功率不变电路的最大效率为:Pom/PV=50℅*实用的变压器功率放大电路希望输入信号为零时，电源不提供功率，输入信号愈大，负载获得的功率也愈大，电源提供的功率也随之增大，从而提高效率。变压器耦合乙类推挽功率放大电路变压器耦合乙类推挽功率放大电路同类型管子在电路中交替导通的方式称为“推挽”工作方式。无输入信号，二管截止有输入信号，二管交替导通(二)功率放大电路工作状态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甲类(=2)（一个周期内均导通）tiCO

Icm2ICQtiCO

Icm2ICQ乙类(=)（导通角等于180°）tiCO

IcmICQ2甲乙类(

<<2)（导通角大于180°）丙类：导通角<

。(导通角小于180°)丁类：功放管工作在开关状态，管子仅在饱和导通时消耗功率。集电极电流iC将严重失真。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IcuceQuceQIcQ互补对称：电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支；两管特性一致。组成互补对称式射极输出器。三双电源互补对称功率放大电路(OCL电路)

(一)电路组成和工作原理ic1ic2

ui=0V

ic1、ic2均=0（乙类工作状态）

uo=0V2.动态分析ui

0VT1截止，T2导通ui

>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;iL=ic2T1、T2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。1.

静态分析ic1ic2动态分析：vi

0VT1截止，T2导通vi>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;vi-VCCT1T2vo+VCCRLiLiL=ic2静态分析：vi=0VT1、T2均不工作

vo=0V组合特性分析——图解法负载上的最大不失真电压为Uom=VCC-UCESiC1uCEiC2QVCCUCESUCESUom(二)分析计算最大不失真输出功率Pomax1.输出功率Po一个管子的管耗

2.管耗PT两管管耗3.电源供给的功率PE当4.效率最高效率max3．三极管的最大管耗

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：选功率管的原则：1.PCM

PT1max=0.2PoM2．输入输出波形图uiuououo

´交越失真死区电压(三)

交越失真的消除tuo交越失真uit存在交越失真乙类互补对称功放的缺点甲乙类互补对称功放

实际中晶体管输入特性的门限电压不为零，且电压、电流关系也不是线性关系，在输入电压较低时，输入基极电流很小，故输出电流也很小，因此输出电压在输入电压较小时，存在一小段死区，此段输出电压与输入电压不存在线性关系，产生了失真。

克服交越失真的措施就是避开死区电压区，使每一个晶体管处于微导通状态。四

OTL电路（一）特点T1、T2的特性一致；一个NPN型、一个PNP型两管均接成射极输出器；输出端有大电容；单电源供电。（二）静态时(ui=0),

IC10，IC20OTL原理电路电容两端的电压RLuiT1T2+UCCCAuO++-+-RLuiT1T2Auo+-+-（三）动态时

设输入端在UCC/2

直流基础上加入正弦信号。T1导通、T2截止；同时给电容充电T2导通、T1截止；电容放电，相当于电源

若输出电容足够大，其上电压基本保持不变，则负载上得到的交流信号正负半周对称。ic1ic2交流通路uo输入交流信号ui的正半周输入交流信号ui的负半周（四）克服交越失真的OTL互补对称放大电路

两个晶体管T1(NPN型)和T2(PNP型)的特性基本相同。

静态时,调节R3,使A点的电位为；

输出电容CL上的电压也等于；

R1和D1、D2上的压降使两管获得合适的偏压，工作在甲乙类状态。OTL互补对称放大电路OtuiOtuoiC2iC1R1RLR3R2D1D2T1T2+UCCAC+uo++CL+在输出功率较大时常采用复合管复合管的构成ic1=

1

ib1,ic2=2ib2

=2(1+1)ib1,ic

=ic1+ic2

=[1+2(1+1)]ib1

12ib1方式1ib2=ie1=(1+1)ib1,ib=ib1,CBET1NPNT2NPNibicieBECibicieNPN复合管的电流放大系数1

2复合管的类型与复合管中第一只管子的类型相同方式2EBCT1PNPT2NPNibicieBCEibiciePNPOTL互补对称放大电路

3.R8和R9

的作用?

1.R4、D1、D2的作用？

2.

T1和T3

、T2和T4

构成什么工作方式？思考

4.R6和R7

的作用?ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++OTL互补对称放大电路

(3)R8和R9

的作用?

(1)R4、D1、D2的作用？

(2)T1和T3

、T2和T4

构成什么工作方式？

(4)R6和R7

的作用?避免产生交越失真构成复合管引入电流负反馈，使电路工作稳定。分流T1、T2的ICEO，提高温度稳定性。ui+UCCRLT1T2R3D1D2R1R4R6T3T4CL++_R2R5R7R9R8T5uo+_++用复合管组成互补对称电路

功率放大电路的输出电流一般很大。而一般功率管的电流由放大系数均不大，一般通过复合管来解决此问题。复合管互补对称功放

准互补对称功放

五集成功率放大器由前置级、中间级、输出级及偏置电路等组成，但输出功率大、效率高。常设有过电流、过电压及过热保护等措施。(一)、LM386集成功率放大器低电压通用型集成功率放大器。工作电压：4~12V；输出功率：660mW；带宽：300kHz（管脚1、8开路时）；输入阻抗：50kΩ。调节RP，可使集成功放的电压放大倍数在20~200之间变化。频率补偿电路，改善功放的高频特性、防止高频自激。(二)、DG810集成功率放大器标准集成音频功率放大器。输出功率大、噪声小、频带宽、工作电源范围宽；具有保护电路等。为输入管提供基极偏置电流。交流反馈电路，不同的R2可得不同的闭环增益。频补，改善高频特性、防止高频自激。自举电路，提高功放的最大不失真输出功率。电源去耦(三)、TDA2040集成功率放大器独特短路保护，自动限制功耗；具过热关机等保护；工作电压：±2.5～±20V；开环增益：80dB；功率带宽：100kHz；输入电阻：50kΩ；负载4Ω时输出功率22W，失真很小。可双电源供电构成OCL；也可单电源供电构成OTL。双电源供电，最大输出功率15W，失真小；R2、R3构成交流负反馈，使闭环增益为30dB；R4、C7高频补偿；C3~C6为电源滤波电容。单电源供电，经R1、R2分压给1、4脚提供VCC/2的直流偏压；R4、