1、第四章第四章 功率放大電路功率放大電路4.1功率放大電路的主要特點功率放大電路的主要特點4.2互補對稱式功率放大電路互補對稱式功率放大電路4.3實際的功率放大電路實際的功率放大電路4.4集成功率放大器集成功率放大器本章重點和考點：本章重點和考點：1.重點掌握功放的分類、最大輸出電壓、最大輸重點掌握功放的分類、最大輸出電壓、最大輸出功率和效率的計算。出功率和效率的計算。2.掌握集成功放的使用。掌握集成功放的使用。本章討論的問題：本章討論的問題：1.功率放大是放大功率嗎？電壓放大電路和功率放大功率放大是放大功率嗎？電壓放大電路和功率放大電路有什么區別？電路有什么區別？Q點如何設定？點如何設定？2.

2、什么是晶體管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態？什么是晶體管的甲類、乙類和甲乙類工作狀態？3.互補式功放電路的輸出功率是否為單管功放電路的二倍？互補式功放電路的輸出功率是否為單管功放電路的二倍？4.甲類、乙類、甲乙類功放電路的最大輸出電壓、最甲類、乙類、甲乙類功放電路的最大輸出電壓、最大輸出功率和效率如何計算。（大輸出功率和效率如何計算。（OTL、OCL）學習方法：學習方法：圖解法圖解法例：例： 擴音系統擴音系統實際負載實際負載什么是功率放大器？什么是功率放大器？ 在電子系統中，模擬信號被放大后，在電子系統中，模擬信號被放大后，往往要去推動一個實際的負載。如使揚聲器發聲、繼電器動往往要去推動一個實際

3、的負載。如使揚聲器發聲、繼電器動作、作、 儀表指針偏轉等。推動一個實際負載需要的功率很大。儀表指針偏轉等。推動一個實際負載需要的功率很大。能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器能輸出較大功率的放大器稱為功率放大器功功率率放放大大電電壓壓放放大大信信號號提提取取4.1功率放大電路的主要特點功率放大電路的主要特點一一. 功放電路的特點功放電路的特點（1）輸出功率輸出功率Po盡可能大盡可能大(2) 電源提供的能量應盡可能多地轉換給負載，盡量電源提供的能量應盡可能多地轉換給負載，盡量減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的減少晶體管及線路上的損失。即注意提高電路的效率（效率（ ）。）。Po: 負載上得

4、到的交流信號功率。負載上得到的交流信號功率。PV ： 電源提供的直流功率。電源提供的直流功率。%1000VPP(3) 電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。電流、電壓信號比較大，必須注意防止波形失真。cmcemcmcemom2122IUIUP 最大輸最大輸出功率出功率（5）功放管散熱和保護問題）功放管散熱和保護問題（4） 功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路功放電路中電流、電壓要求都比較大，必須注意電路參數不能超過晶體管的極限值參數不能超過晶體管的極限值: ICM 、UCEM 、 PCM 。 ICMPCMUCEMIcuce分析方法分析方法：由于三極管工作在大信號狀態，一般：由于

5、三極管工作在大信號狀態，一般 不采用微變等效電路法，常采用不采用微變等效電路法，常采用圖解法圖解法。因為低頻功率放大電路因為低頻功率放大電路,轉換效率轉換效率78%，所以相當大的功率消耗在管子集電結上，所以相當大的功率消耗在管子集電結上，使管子溫度升高，當結溫超過允許值（硅使管子溫度升高，當結溫超過允許值（硅管約管約200，鍺管為，鍺管為100）功放管被損壞，）功放管被損壞，所以必須給功放管加散熱片。所以必須給功放管加散熱片。 如加如加200mm200mm3mm的散熱片后的散熱片后Pom可由可由2W提到提到10W。變壓器耦合乙類推挽功率放大電路變壓器耦合乙類推挽功率放大電路圖圖4.1.1變壓器

6、耦合乙類推挽功率放大電路變壓器耦合乙類推挽功率放大電路同類型管子在電路中交替同類型管子在電路中交替導通的方式稱為導通的方式稱為“推挽推挽”工作方式。工作方式。無輸入信號，三管截止無輸入信號，三管截止有輸入信號，三管交替有輸入信號，三管交替導通導通傳統的功放為變壓器耦合式電路傳統的功放為變壓器耦合式電路功率放大電路的分類功率放大電路的分類在放大電路中，若輸入信號為正弦波時，根據晶體管在放大電路中，若輸入信號為正弦波時，根據晶體管在信號整個周期內導通情況分類在信號整個周期內導通情況分類甲類甲類(2(2 2 ) ) tiCO Icm 2 ICQ tiCO Icm 2 ICQ乙類乙類(2(2 ) )

7、tiCO Icm ICQ2 甲乙類甲乙類( ( 2 0.2P0MOCL乙類互補對稱電路的特點乙類互補對稱電路的特點OCL電路省去了大電容，即改善了低頻響應，又電路省去了大電容，即改善了低頻響應，又 便便于集成化；于集成化；注意注意：二個三極管的發射集直接連接到負載上，如：二個三極管的發射集直接連接到負載上，如果果Q點失調，電路將點失調，電路將過載過載，損壞電路，常常在負載，損壞電路，常常在負載回路接入回路接入熔斷器熔斷器作為保護。作為保護。4.3采用復合管的互補對稱式放大電路采用復合管的互補對稱式放大電路采用復合管的目的：采用復合管的目的：擴大電流的驅動能力。擴大電流的驅動能力。4.3.1復合

8、管的接法及其復合管的接法及其 和和rbe 1 2晶體管的類型由復合管中的第一支管子決定。晶體管的類型由復合管中的第一支管子決定。復合復合NPN型型復合復合PNP型型cebCibieiT12TcbeibTTe1C2iibcebiTiCeibecieiiCTb rbe rbe1（1 1）rbe2復合管組成原則復合管組成原則1. 前后兩個三極管連接關系上，應保證前級輸出電前后兩個三極管連接關系上，應保證前級輸出電流與后級輸入電流實際方向一致。流與后級輸入電流實際方向一致。2. 外加電壓的極性應保證前后兩個管子均為發射結外加電壓的極性應保證前后兩個管子均為發射結正偏，集電結反偏，使管子工作在放大區（恒

9、流區）。正偏，集電結反偏，使管子工作在放大區（恒流區）。復合管的接法復合管的接法VT1bVT2ec VT2VT1bec( (a) ) NPN 型型( (b) ) PNP 型型圖圖 4. 3.1復合管的接法復合管的接法( (c) ) NPN 型型 cVT1bVT2e( (d) ) PNP 型型 VT2VT1bec圖圖 4.3.1復合管的接法復合管的接法二、復合管二、復合管優點優點可以獲得很高的電流放大系數可以獲得很高的電流放大系數 ；提高的輸入電阻；提高的輸入電阻；提高了總的電壓放大倍數。提高了總的電壓放大倍數。復合管的構成：復合管的構成：+uBEiBiB1iC2iCiEiE1 = iB2VT1

10、bVT2eciC1由兩個或兩個以上三極管組成。由兩個或兩個以上三極管組成。復合管共射電流放大系數復合管共射電流放大系數 值值BC ii 因因為為由圖可見由圖可見2B21B12C1CCiiiii 1B11E2B)1(iii 1BBii 圖圖 5.3.191B21211B21B1C)()1 (iiii+uBEiBiB1iC2iCiEiE1 = iB2VT1bVT2eciC1則則212121 BCii所所以以三極管輸入電阻三極管輸入電阻 rbe2be11beBBEbe)1(rriur 其中其中)1(2be11be1B2be2B1be1BBErriririu 所以所以顯然，顯然， 、rbe 均比一個管

11、子均比一個管子 1、rbe1 提高了很多倍。提高了很多倍。圖圖 4. 2.19結結 論論1. 兩個同類型的三極管組成復合管，其類型與原來相同。兩個同類型的三極管組成復合管，其類型與原來相同。復合管的復合管的 1 2，復合管的，復合管的 rbe rbe1（1 1）rbe2 2. 兩個不同類型的三極管組成復合管，其類型與前級三極兩個不同類型的三極管組成復合管，其類型與前級三極管相同。復合管的管相同。復合管的 1 2，復合管的，復合管的 rbe = rbe1 。4.3.2 帶復合管的帶復合管的OCL互補輸出功放電路：互補輸出功放電路： T1：電壓推動級（前置級）電壓推動級（前置級） T2、R1、R2

12、：UBE擴大電路擴大電路 T3、T4、T5、T6：復合管構成準互補對稱功放復合管構成準互補對稱功放 輸出級中的輸出級中的T4、T6均為均為NPN型晶體管，型晶體管，兩者特性容易對稱。兩者特性容易對稱。 合理選擇合理選擇R1、R2，b3、b5間間可得到可得到 UBE2 任意倍的電壓。任意倍的電壓。22122RRRUUBECE uuLRT3TT65oT41T2Ti3RR12R例例 OCL 高保真功率放大電路高保真功率放大電路帶恒流源的差動放大輸入級帶恒流源的差動放大輸入級共射放大電路中間級共射放大電路中間級OCL準互補對稱電路準互補對稱電路電壓串聯交流負反饋電壓串聯交流負反饋相位補償相位補償4.4

13、集成功率放大器集成功率放大器OTL、OCL電路均有各種不同電壓增益的多種型號的集電路均有各種不同電壓增益的多種型號的集成電路。只需外接少量元件，就可成為實用電路。成電路。只需外接少量元件，就可成為實用電路。集成功放的優點：集成功放的優點：溫度穩定性好，電源利用率高，功耗較低，非線性失溫度穩定性好，電源利用率高，功耗較低，非線性失真較小，內部有各種保護電路。真較小，內部有各種保護電路。集成功放的分類：集成功放的分類：通用型功放、專用型功放通用型功放、專用型功放單通道功放、雙通道功放單通道功放、雙通道功放小功率功放、大功率功放小功率功放、大功率功放附：附：LM386內部電路內部電路圖圖4.4.1L

14、M386內部電路原理圖內部電路原理圖第一級差分放大電路第一級差分放大電路（雙入單出）（雙入單出）第二級共射放大電路第二級共射放大電路（恒流源作有源負載）（恒流源作有源負載）第三級第三級OCL功放電路功放電路輸出端外接輸出電容輸出端外接輸出電容后再接負載，即后再接負載，即為為:OTL。電阻電阻R7從輸出端連接到從輸出端連接到T2的發射極形成反饋通道，并與的發射極形成反饋通道，并與R5和和R6構成反饋網絡，引入深度電壓串聯負反饋。構成反饋網絡，引入深度電壓串聯負反饋。二、二、LM386的電壓放大倍數的電壓放大倍數1.當引腳當引腳1和和8之間開路時之間開路時Uf=UR5+UR6Ui/2 OiOfUU

15、RRRRRUUF276565202)1 (2657657RRRRRRUUAiOu2.當引腳當引腳1和和8之間外接電阻之間外接電阻R時時RRRRAu/26573.當引腳當引腳1和和8之間對交流信號相當于短路時之間對交流信號相當于短路時200257RRAu4.在引腳在引腳1和和5之間外接電阻，也可改變電路的電壓放大倍數之間外接電阻，也可改變電路的電壓放大倍數657)/(2RRRRAu電壓放大倍數可以調節，電壓放大倍數可以調節，調節范圍為：調節范圍為：20200。三、三、LM386引腳圖引腳圖圖圖9.4.2LM386的外形和引腳的外形和引腳4.4.2集成功率放大電路的主要性能指標（略）集成功率放大電路的主要性能指標（略）1功率放大器的特點：工作在大信號狀態下，輸出電壓和輸功率放大器的特點：工作在大信號狀態下，輸出電壓和輸出電流都很大。要求在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功出電流都很大。要求在允許的失真條件下，盡可能提高輸出功率和效率。率和效率。2為了提高效率，在功率放大器中，為了提高效率，在功率放大器中，BJT常工作在乙類和甲常工作在乙類和甲乙類狀態下，并用互補對稱結構使其基本不失真。這種功率放乙類狀態下，并用互補對稱結構使其基本不失真。這種功率放大器理論上的最大輸出效率可以達到大器理論上的最大輸出效率可以達到78.5。3互補對稱功率放大器的幾種主要結構：互補對