15-3互补对称功率放大电路

互补对称功率放大电路对功率放大电路的基本要求功率放大电路的作用：是放大电路的输出级，去推动负载工作。例如使扬声器发声、继电器动作、仪表指针偏转、电动机旋转等。(1)在不失真的情况下能输出尽可能大的功率。(2)由于功率较大，就要求提高效率。功率放大电路的一般问题功率放大电路通常是在大信号状态下工作，是以输出较大功率为目的的放大电路。1）输出功率尽可能大；2）效率要高；3）非线性要小；4）考虑管子的散热问题。需要特殊考虑的问题是：大信号工作状态

为输出足够大的功率，功率放大电路的输出电压、电流幅度都比较大，因此，功率放大管的动态工作范围很大，功放管中的电压、电流信号都是大信号状态，一般以不超过晶体管的极限参数为限度。非线性失真问题由于功放管的非线性，功率放大电路又工作在大信号工作状态，必然导致工作过程中会产生较大的非线性失真。输出功率越大，电压和电流的幅度就越大，信号的非线性失真就越严重。因而如何减小非线性失真是功率放大电路的一个重要问题。

提高功率放大电路的效率、降低管耗从能量转换的观点来看，功率放大电路提供给负载的交流功率是在输入交流信号的控制下将直流电源提供的能量转换成交流能量而来的。任何电路都只能将直流电能的一部分转换成交流能量输出，其余的部分主要是以热量的形式损耗在电路内部的功放管和电阻上，并且主要是功放管的损耗。对于同样功率的直流电能，转换成的交流输出能量越多，功率放大电路的效率就越高。因为功率大，所以效率的问题就变得十分重要，否则，不仅会带来能源的浪费，还会引起功放管的发热而损毁。

功率放大电路的特点1.输出功率Po尽可能大。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、PCM。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。功率放大电路的类型功率放大电路按其静态工作点在负载线上所处位置不同，可分为甲类、甲乙类和乙类等类型。iCuCEQ1UCEQICQVCCiCuCEQ2ICQVCCiCuCEQ3ICQVCC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°乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内均导通。ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶体管的工作状态甲类工作状态晶体管在输入信号的整个周期都导通静态IC较大，波形好,管耗大效率低。乙类工作状态晶体管只在输入信号的半个周期内导通，静态IC=0，波形严重失真,管耗小效率高。甲乙类工作状态晶体管导通的时间大于半个周期，静态IC

0，一般功放常采用。ic1ic2动态分析：ui

0V时T1截止，T2导通ui>0V时T1导通，T2截止iL=ic1

;ui-USCT1T2uo+USCRLiLiL=ic2T1、T2只在半个周期内工作，称为互补对称电路。静态分析：ui=0V

T1、T2均不工作

uo=0V乙类双电源互补对称功率放大电路电路组成及工作原理

由两个性能对称的NPN型和PNP型三极管构成两个对称的射极输出器对接而成。当输入信号足够大，输出达到最大(不失真）则负载（RL)上的电压和电流的最大幅值分别为：参数计算(设信号为正弦量）1.输出功率T1,T2工作在射极输出器状态，AV≈1。负载上得到的最大功率为：每个电源中的电流为半个正弦波，其平均值为:两个电源提供的总功率为：

tic1电源提供的直流功率PV

：单个电源提供的功率为：

当输出电压幅度达到最大，即Vom≈VCC时，则得电源供给的最大功率为：4．效率η2.三极管的管耗PT对一只三极管:当Vom=VCC

时效率最大，η=π/4=78.5％。ui-USCT1T2uo+USCRLiL死区电压uiuou"ou´o

´tttt交越失真：输入信号ui在过零前后，输出信号出现的失真便为交越失真。交越失真甲乙类互补对称功率放大电路乙类放大的的交越失真实际测试波形甲乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称电路存在的问题OCL电路消除交越失真的OCL电路甲乙类互补对称功率放大电路乙类互补对称电路存在的问题甲乙类双电源互补对称电路1.静态偏置可克服交越失真2.动态工作情况二极管等效为恒压模型理想二极管设T3已有合适的静态工作点互补对称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。1.

OTL电路(1)

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。(2)静态时(ui=0),

IC10，IC20OTL原理电路电容两端的电压RLuIT1T2+UCCCAuo++-+-RLuiT1T2Auo+-+-(3)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

(4)交越失真当输入信号ui为正弦波时，输出信号在过零前后出现的失真称为交越失真。

交越失真产生的原因由于晶体管特性存在非线性，

ui

<死区电压晶体管导通不好。交越失真采用各种电路以产生有不大的偏流，使静态工作点稍高于截止点，即工作于甲乙类状态。克服交越失真的措施uitOuotOR1RLuIT1T2+UCCCAuo++-+-R2D1D2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，进入良好的截止状态。静态时T1、T2

两管发射结电压分别为二极管D1、D2的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态。(5)克服交越失真的电路uiuo+–UCCT1T2+UCCRL–2.OCL电路ic1ic2静态时：ui

=0V,iC10，iC20uo=0V。动态时：ui

<0VT2导通，T1截止ui

>0VT1导通，T2截止特点：

双电源供电、输出无电容器。uoOCL原理电路甲乙类单电源互补对称放大电路—OTL电路(OutputTransformerless

)RLRBV4–VEE+VCCV5V1V2CERERB1RB2+uo

+ui

+++CE电容C的作用：1)充当VCC/2电源2)耦合交流信号当ui

=0时:当ui

>0时：V2导通，C放电，V2的等效电源电压

0.5VCC。当ui

<

0时：V1导通，C充电，V1的等效电源电压

+0.5VCC。应用OCL电路有关公式时，要用VCC/2取代VCC。OCL电路和OTL电路的比较OCLOTL电源双电源单电源信号交、直流交流频率响应好fL

取决于输出耦合电容C电路结构较简单较复杂Pomax二、复合管互补对称放大电路1.复合管(达林顿管)目的：实现管子参数的配对ib1(1+

1)

ib1(1+

1)(1+

2)ib1=(1+

1+

2+

1

2)ib1

1

2

rbe=rbe1+(1+

1)rbe2

2(1+

1)ib1

1ib1ibicie(

1+

2+

1

2)ib1V1V2V1V2NPN+NPNNPNV1V2PNP+PNPPNPV1V2NPN+PNPNPNV1V2PNP+NPNPNP构成复合管的规则：1)B1为

B，C1或E1接B2

，C2、E2为

C或E；2)

应保证发射结正偏，集电结反偏；3)

复合管类型与第一只管子相同。V1V2

练习：接有泻放电阻的复合管：V1V2ICEO1

2ICEO1R泻放电阻减小V1、V3—NPNV2、V4—PNPR3、R5—

穿透电流泄放电阻准互补对称电路2.复合管互补对称电路举例RLRPV4+VCCV5V1V2R2RB1RB2+uo

+ui

+++V6V7V8EUB3R1R5R3IC8RE1RE2R4V3UB8RE1、RE