第6章 低频功率放大器 6.1 概 述 6.2 互补对称功率放大器 6.3 集成功率放大器

6.1 概述 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 例： 扩音系统 实际负载 功率放大 电压放大 信号提取

6.1.1 功率放大电路的特点 Ic ICM PCM uce UCEM （1）输出功率Po尽可能大 6.1.1 功率放大电路的特点 （1）输出功率Po尽可能大 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 。 Ic uce UCEM ICM PCM

（2）效率要高 （3）非线性失真要小 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（）。 Po: 负载上得到的交流信号功率。 PE ： 电源提供的直流功率。 （3）非线性失真要小 电流、电压信号比较大，必须注意防止波形失真。 （4）散热性能要好

6.1.2 功率放大器的分类 iC uCE Q1 UCEQ ICQ VCC 1.甲类：Q点适中，在正弦信号的整个周期内均有电流流过三极管。

2.乙类：静态电流为0，BJT只在正弦信号的半个周期内均导通。 iC uCE Q3 ICQ VCC

3.甲乙类：介于两者之间，导通角大于180° iC uCE Q2 ICQ VCC

6.2 互补对称功率放大器 +VCC V1 u -V 1. 电路的组成与工作原理 互补对称： 电路中采用两个晶体管：NPN、PNP各一支； 6.2 互补对称功率放大器 1. 电路的组成与工作原理 u V1 +VCC -V CC o i L R 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。 V2

工作原理（设ui为正弦波） 静态时： +VCC ui = 0V  ic1、ic2均=0（乙类工作状态）  uo = 0V ic1 u L R ic1 ui = 0V  ic1、ic2均=0（乙类工作状态）  uo = 0V V1 动态时： ui > 0V V1导通，V2截止 ic2 iL= ic1 ; ui  0V V1截止，V2导通 iL=ic2 V1、V2两个管子交替工作，在负载上得到完整的正弦波。

输入输出波形图 ui uo uo ´ 死区电压 交越失真

2. 图解分析 uCE +VCC iC1 V1 u V2 Q VCC -VCC Uom iC2 L R iC1 uCE UCES Q VCC iC2 Uom 负载上的最大不失真电压为Uom=VCC- UCES

3. 输出功率、最大效率、管耗 (1)输出功率Po u V1 V2 +VCC -VCC o i L R 最大不失真输出功率Pomax

(2)效率 最高效率max

(3)三极管的最大管耗PT1max 问：Uom=？ PT1最大, PT1max=？ PT1max发生在Uom=0.64VCC处。 将Uom=0.64VCC代入PT1表达式：

4. 功放管的选择 (1) PCM PT1max =0.2PoM (2) （3）ICM>VCC/RL。

乙类互补对称功放的缺点 存在交越失真  t uo 交越失真 ui

静态时: V1、V2两管发射结电压分别为二极管V4、 V5的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态——甲乙类工作状态 6.2.2 甲乙类双电源互补对称功率放大器 电路中增加 R1、V4、V5、R2支路 静态时: V1、V2两管发射结电压分别为二极管V4、 V5的正向导通压降，致使两管均处于微弱导通状态——甲乙类工作状态 动态时：设 ui 加入正弦信号。正半周 V1 截止，V2导通；负半周V2截止，V1导通。

晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。 电路中增加复合管 增加复合管的目的：扩大电流的驱动能力。 复合PNP型 复合NPN型   1 2 晶体管的类型由复合管中的第一支管子决定。

6.2.3 甲乙类单电源互补对称功率放大器 1、基本原理 . 单电源供电； . 输出加有大电容。 （1）静态偏置 V 6.2.3 甲乙类单电源互补对称功率放大器 1、基本原理 + u V 1 3 2 4 C 8 R CC L 5 6 W U P i O . 单电源供电； . 输出加有大电容。 （1）静态偏置 调整RW阻值的大小，可使 此时电容上电压

（2）动态分析 ui负半周时， V1导通、V2截止； ui正半周时， V1截止、V2导通。 （电容起到了负电源的作用） V + R C U 3 2 4 C 8 R CC L 5 6 W U P i O ui负半周时， V1导通、V2截止； ui正半周时， V1截止、V2导通。 （电容起到了负电源的作用）

（3）输出功率及效率 若忽略交越失真的影响。则： 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。 + R C V u V 1 3 2 4 C 8 R CC L 5 6 W U P i O 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。

总结：互补对称功放的类型 互补对称功放的类型 双电源电路 又称OCL电路 （无输出电容） 单电源电路 又称OTL电路 （无输出变压器）

6.3 集成功率放大器 6.3.1 4100系列集成电路应用线路 1. 外型图与引脚的功能

2. 典型应用电路

6.3.2 TDA2030集成功率放大器的应用线路

本章小结 （1）功率放大器的主要任务是安全地、高效地在允许的失真范围内输出尽可能大的功率。按功放管的工作状态不同，功率放大器可分为甲类、乙类和甲乙类；按输出终端的特点可分为OTL、OCL等。 （2）功率放大器是在大信号下工作的，通常采用图解法进行分析。研究的重点是如何在允许失真的条件下，尽可能提高输出功率和效率。 （3）为了提高低频功放的效率，应当使功放管工作在乙类状态；为了克服单管乙类功放的严重非线性失真，可采用乙类互补对称功放，即OCL电路，其最高工作效率约为78.5%。为了保证功放管的安全工作，功放管的极限参数必须满足：PCM>PT1m(≈0.2Pom)，|U(BR)CEO|≥2VCC，ICM>VCC/RL；为了克服乙类互补对称功放存在的交越失真，应采用甲乙类（接近乙类）互补对称功放。

（4）单电源互补对称功放电路（OTL电路），其工作原理基本上与OCL电路相同，计算输出功率、效率、管耗和电源供给功率时，可借用双电源互补对称电路的计算公式，但要用VCC/2代替原式中的VCC。 （5）集成功放器具有体积小、重量轻、工作可靠、调试组装方便之优点，是今后功率放大电路的发展方向，使用集成功放器应了解它们的外部特性和应用线路。