音频功放电路的分析与制作-功放电路

功放电路功放电路要求OCL电路OTL电路复合管■功率放大电路的任务：尽可能大的输出功率；尽可能高的效率；尽可能小的失真。■功率放大电路的特点：在大信号下工作，只能用图解法进行分析，而不能用微变等效电路法。一、功率放大电路的任务及特点1.功放管的工作状态及特点(1)甲类工作状态：

静态工作点在交流负载线的中点，处于线性放大状态；失真最小，静态功耗较大，效率较低：最大理想效率为50%，实际为25%~35%。（2）乙类工作状态：静态工作点在截止区；失真较大，静态功耗很小，效率较高：最大理想效率为78.5%，实际为55%~65%。（3）甲乙类工作状态：

静态工作点在截止区与放大区的交界处（静态时管子处于微导通状态）；失真较小，静态功耗较低，效率较高：最大理想效率为78.5%，实际为55%~65%。①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

、VCEM

、

PCM

。ICMPCMVCEMIcvce2.对功率放大电路的基本要求②电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。③电源提供的能量尽可能地转换给负载，以减少晶体管及线路上的损失。即注意提高电路的效率（

）。Pomax

:负载上得到的交流信号功率。PE：电源提供的直流功率。vo的取值范围QIcvCEVCC直流负载线交流负载线VCEQ=0.5VCC

静态工作点：若忽略晶体管的饱和压降和截止区，输出信号vo的峰值最大只能为：放大电路的静态工作点在交流负载线中点的工作方式称为甲类放大。votvoibQicvceVCC如何解决效率低的问题？办法：降低Q点。既降低Q点又不会引起截止失真的办法：采用互补对称射极输出电路(乙类、甲乙类放大)。缺点：但又会引起截止失真。

互补对称功放的类型无输出变压器形式（OTL电路）无输出电容形式（OCL电路）互补对称：电路中采用两只晶体管，NPN、

PNP各一只；两管特性一致。类型：功放电路功放电路要求OCL电路OTL电路复合管一、OCL电路1.工作原理（设vi为正弦波）（1）电路的结构特点：vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL①由NPN型、PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。②双电源供电。③输入输出端不加隔直电容。ic1ic2（3）动态分析：vi

0VT1截止，T2导通vi>0VT1导通，T2截止iL=ic1

;vi-VCCT1T2vo+VCCRLiLiL=ic2（2）静态分析：vi=0V

T1、T2均不工作

vo=0V（4）乙类放大的输入输出波形关系:vi-VCCT1T2vo+VCCRLiL死区电压vivov"ov´otttt交越失真

（1）输出功率Po

若忽略VCES,则即为乙类互补对称功放的最大输出功率！2.功率和效率的估算

（2）直流电流提供的功率PDC

（3）效率（4）管耗PC

可求得当Vom=0.63VCC

时,三极管消耗的功率最大,其值为

每个管子的最大功耗为得出了功放管最大集电极耗散功率的选择标准！（b）乙类

（c）甲乙类

甲乙类互补对称功率放大电路功放电路功放电路要求OCL电路OTL电路复合管.单电源供电；.输出加有大电容。2.静态分析则V1、V2特性对称，

令：VCC/2RLuiV1V2+VCCCAUL+-UC1.电路特点一、OTL互补对称功率放大电路3.动态分析若输出电容足够大，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，但存在交越失真。ic1ic2交越失真（电容相当于电源）RLuiV1V2+VCCCAUL+-时，V1导通、V2截止；时，V1截止、V2导通。设输入端在0.5VCC直流电平基础上加入正弦信号（1）静态偏置

（2）动态工作情况调整R1、R2阻值的大小，可使此时电容上电压此电路存在的问题：输出电压正方向变化的幅度受到限制，达不到VCC/2。4.实际电路——克服交越失真

图7.40OTL功率放大电路（3）OTL功率放大电路分析

V1为功放管提供推动电压；RP1、RB1、RB2为V1提供静态工作点，同时还可使UK=1/2UCC；V2V3、V4V5为两只复合三极管，分别等效为NPN和PNP型。V6、V7、RP2为V2V3、V4V5提供合适的静态工作点，调节RP2可以改变静态工作点；Co为输出耦合电容，一方面将放大后的交流信号耦合给负载RL，另一方面作为V4、V5导通时的直流电源，因此要求容量大，稳定性高。C1、R1为自举电路。①各元件作用ui为负半周时，V1集电极信号为正半周，V2、V3导通，V4、V5截止。在信号电流流向负载RL形成正半周输出的同时向Co充电，使UCo=1/2UCC。

ui正半周时，V1集电极信号为负半周，V2、V3截止，V4、V5导通。此时，Co上的1/2UCC与V4、V5形成放电回路，若时间常数RLC远大于输入信号的半周期，则电容上电压基本不变，而流过管子和负载的电流仍由基极控制，这样在负载上获得负半周输出信号，于是负载上获得完整的正弦信号输出。②工作原理OTL电路与OCL电路相比，每个功放管实际工作电源电压为1/2UCC，因此将（7.37）～（7.43）中UCC用1/2UCC替换即得相应的参数计算公式。

[例]在图所示电路中，已知：RB1=22kΩ、RB2=47kΩ、RE1=24Ω、RE2=RE3=0.5Ω、R1=240Ω、RP=470Ω、RL=8Ω，V2为3DD01A、V3为3CD10A，V4、V5为2CP。试求：（1）最大输出功率（2）若负载RL上的电流为iL=0.8sinωt（A）时的输出功率和输出电压幅值。③参数计算

解（1）最大输出功率

Pom==9W（2）输出功率

Po==2.56W

输出电压幅值

U

om=0.8

×8=6.4V功放电路功放电路要求OCL电路OTL电路复合管为了对输入正弦信号的正负半周有相同的放大能力，要求互补的NPN和PNP三极管的参数尽可能对称。但实际上，要使一对NPN管和PNP管尽可能的相近，小功率管还比较容易做到，而对于大功率管来说，就相当困难了。要想解决这一矛盾，必须采用复合管的形式。

所谓复合管就是由两个或三个三极管复合在一起完成一个三极管的功能，从而得到较高的电流放大系数或获得其他性能的改善。复合管通常由一个中小功率管和一个大功率管复合而成。如图所示。一、复合管

（a）、(d)等效为NPN管;（b）、(c)等效为PNP管1.几种典型复合管复合形式图

错误复合的例子（1）复合管复合的原则复合管复合的原则是：所有的管子的电流流向一致，下图给出错误复合的例子。（以由第一只管子V1和第二只管子V2复合成的复合管V为例）：①同型或异型的管子都可以参与复合，但复合管的类型一定和第一只管子V1相同。因为V1的基极电流决定了复合管的基极电流方向，基极电流流入复合管的为NPN管，反之，就必然是PNP管。

②

复合管的电流放大系数约等于V1和V2的电流放大系数之积，即β≈β1β2

。③

如果V1的发射极接V2，则V2相当于V1的射极电阻，复合管的输入电阻rbe=rbe1+（1+β）rbe2；如果V1的集电极接V2，此时的V2相当于V1的集电极电阻，复合管的输入电阻rbe=rbe1。

2.复合管的特点

例

以图（a）为例，证明复合管的电流放大系数β约为V1、V2电流放大系数之积，即

β≈β1β2。