模拟电路与数字电路8章

2半导体器件基础8功率放大电路在多级放大电路中，输出的信号往往都要送到负载，去驱动一定的装置。例如，收音机中扬声器的音圈、电动机控制绕组、计算机监视器或电视机的扫描偏转线圈等。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功率信号的输出级。8.1概述主要用于向负载提供较大功率输出的放大电路称为功率放大电路。功率电路要求：（1）输出功率尽可能大（2）效率高（3）非线性失真小（4）考虑BJT的散热问题（功率管的损坏与保护）为了获得大的输出功率，必须使:

输出信号电压大；输出信号电流大；放大电路的输出电阻与负载匹配。效率——负载得到的有用信号功率和电源提供的直流功率的比值。功率放大电路必须考虑效率问题。为了提高效率，需要降低管耗，而静态电流是造成管耗的主要因素。三极管的工作状态三极管根据导通时间可分为如下四个状态:电压放大器一般工作在甲类，三极管360°导电，其输出功率由功率三角形确定。甲类放大的效率不高，理论上不超过50%。在输出特性曲线上，正好是三角形ABQ的面积，这一三角形称为功率三角形。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。放大电路向电阻性负载提供的输出功率:为了降低静态时的工作电流，三极管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类工作状态。此时虽降低了静态工作电流，但又产生了失真问题。如果不能解决乙类状态下的失真问题，乙类工作状态在功率放大电路中就不能采用。推挽电路和互补对称电路较好地解决了乙类工作状态下的失真问题。推挽电路：电路采用两只输出三极管的输入信号极性相反，一管导通时，另一管截止，交替工作，采用这种方式工作的电路称为推挽放大电路。互补对称电路：若采用的功率输出管分别是PNP和NPN型（或N沟道和P沟道场效应管），导电极性相反，则称之为“互补”，同时要求特性参数一致，即所谓“对称”，因此这种电路形式称为互补对称电路。8.2乙类互补功率放大电路乙类互补功率放大电路由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成。这种电路也称为OCL(OutputCapacitorless)互补功率放大电路。8.2.1乙类互补功率放大电路的工作原理（1）电路组成当输入信号处于正半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时NPN型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由上到下，与假设正方向相同。

（2）工作原理当输入信号处于负半周时，且幅度远大于三极管的开启电压，此时PNP型三极管导电，有电流通过负载RL，按图中方向由下到上，与假设正方向相反。两个三极管一个正半周、一个负半周轮流导电，在负载上将正半周和负半周合成在一起，得到一个完整的不失真波形.为解决交越失真，可给三极管稍稍加一点偏置，使之工作在甲乙类。严格说，输入信号很小时，达不到三极管的开启电压，三极管不导电。在正、负半周交替过零处会出现一些非线性失真，这个失真称为交越失真利用二极管提供偏置电压8.2.2甲乙类互补功率放大电路8.3其它类型互补功率放大电路除了双电源的标准互补功率放大电路外，还有一些其它类型的互补功率放大电路8.3.1单电源互补功率放大电路（OTL——OutputTransformerless）8.3.2采用复合管的互补功率放大电路当输出功率较大时，输出级的推动级，即末前级也应该是一个功率放大级。此时往往采用复合管，复合管有四种形式，复合管的极性由前面的一个三极管决定。由NPN-NPN或PNP-PNP复合而成的一般称为达林顿管。集成功率放大器广泛用于音响、电视和小电机的驱动方面。集成功放是在集成运算放大器的电压互补输出级后，加入互补功率输出级而构成的。大多数集成功率放大器实际上也就是一个具有直接耦合特点的运算放大器。它的使用方法原则上与集成运算放大器相同。8.3.3集成功率放大器集成功放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。集成功放要加有足够大的散热器，保证在额定功耗下温度不超过允许值。集成功放一般允许加上较高的工作电压，但许多集成功放可以在低电压下工作，适用于无交流供电的场合。此时集成功放电源电流较大，非线性失真也较大。由两路功率放大电路和反相比例电路组合而成，负载接在两输出端之间。两路功率放大电路的输入信号是反相的，所以负载一端的电位升高时，另一端则降低，因此负载上获得的信号电压要增加一倍。BTL放大电路输出功率较大，负载可以不接地。8.3.4BTL互补功率放大电路有的高级音响设备一个声道分成二、三个频段放大，有相应的低频段、中频段和高频段放大器。8.3.5