模拟电子技术基础 多媒体课件 主编：马永兵.

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1 模拟电子技术基础 多媒体课件 主编：马永兵

2 第三章 功率放大器 第一节 概述 第二节 低频功率放大器 第三节 集成功率放大器 第四节 功率管的散热问题 目录

3 第三章 功率放大器 第一节 概述 执行机构 例： 扩音系统 功率放大 电压放大 信号提取
第三章 功率放大器 功率放大器的作用： 用作放大电路的输出级，以驱动执行机 构。如使扬声器发声、继电器动作、 仪表指针偏转等。 执行机构 例： 扩音系统 功率放大 电压放大 信号提取 第一节 概述

4 第三章 功率放大器 第一节 概述 功放电路与普通放大电路的比较 共同点： 都是能量转换电路，把直流能量转换为交变能量 不同点：
第三章 功率放大器 功放电路与普通放大电路的比较 共同点： 都是能量转换电路，把直流能量转换为交变能量 不同点： 普通放大电路：要求负载得到不失真电压信号，不要求输出功率；电路工作在小信号状态，研究的问题是电压放大倍数、输入和输出电阻、带宽等 功率放大电路：要求负载得到一定的不失真或失真较小的输出功率；电路工作在大信号状态，研究的问题是提高输出功率和效率。 第一节 概述

5 第三章 功率放大器 第一节 概述 一、功率放大电路的特点及主要研究对象 1.功率放大电路的主要特点
第三章 功率放大器 一、功率放大电路的特点及主要研究对象 1.功率放大电路的主要特点 功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。因此，要求同时输出较大的电压和电流。管子工作在接近极限状态 2.要解决的问题 输出功率尽可能大 效率要高 非线性失真要小 考虑管子的散热问题 第一节 概述

6 第三章 功率放大器 第一节 概述 一、功率放大电路的特点及主要研究对象 3.功放电路研究的主要问题
第三章 功率放大器 一、功率放大电路的特点及主要研究对象 3.功放电路研究的主要问题 要求输出功率尽可能大，要求输出电流和电压都大，管子运行在极限状态。 电路效率要高：效率是指负载得到的有用信号功率与电源供给的直流功率之比，比值越大效率越高。 非线性失真尽可能小：功率与失真是一对矛盾，一般输出功率越大失真越严重。 半导体的散热问题：功放电路中很大一部分功率被集电结消耗掉，使结温上升，为充分利用允许的管耗输出足够大的功率，散热非常重要。 功放管的保护问题：为输出足够大的功率，管子承受的电压很高，通过的电流很大，管子较容易损坏。 第一节 概述

7 波形不失真，但静态工作点高，造成管耗大。效率低
第三章 功率放大器 二、功率放大器的分类 根据三极管在信号输入时导通周期长短的不同可分为： 1、甲类： 在信号的整个周期内，三极管都处于导通状态 ICQ iC iB=常数 Q uCE t ηmax=50% 波形不失真，但静态工作点高，造成管耗大。效率低 第一节 概述

8 波形严重失真，静态工作电流为零，静态管耗为零，效率高
第三章 功率放大器 二、功率放大器的分类 根据三极管在信号输入时导通周期长短的不同可分为： 2、乙类： 三极管只在半个周期内导通 uCE t iC iB=常数 Q ηmax=78.5% 波形严重失真，静态工作电流为零，静态管耗为零，效率高 第一节 概述

9 乙类、甲乙类放大器主要用于功率放大电路中
第三章 功率放大器 二、功率放大器的分类 根据三极管在信号输入时导通周期长短的不同可分为： 3、甲乙类： 三极管的导通时间超过半个周期小于一个周期 (介于甲类、乙类中间) ICQ iC iB=常数 Q uCE t 乙类、甲乙类放大器主要用于功率放大电路中 第一节 概述

10 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路）
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 工作在乙类的放大电路，虽然管耗小，有利于提高效率，但存在严重的失真，使得输入信号的半个波形被削掉了。如果用两个管子，使之都工作在乙类放大状态，但一个在正半周工作，而另一个在负半周工作，同时使这两个输出波形都能加到负载上，从而在负载上得到一个完整的波形，这样就能解决效率与失真的矛盾。 第二节 低频功率放大器

11 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 1.电路组成
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 1.电路组成 由一对NPN、PNP特性相同的互补三极管组成，采用正、负双电源供电 第二节 低频功率放大器

12 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 2.工作原理 +VCC iC1 T1 io
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 2.工作原理 –VCC +VCC RL io uo ui T2 T1 iC2 iC1 在ui的正半周，T1通，T2止。iC1流过RL 在ui的负半周，T1止，T2通。iC2流过RL 在RL上合成一个完整正弦波 第二节 低频功率放大器

13 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 2.工作原理
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） iE1 t 2.工作原理 于是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 当输入信号为负半周时，T2管导电，有电流通过负 载RL，方向由下到上，与假设正方向相反 当输入信号处于正半周时，T1管导电，有电流通过负载RL，方向由上到下，与假设方向相同 iE2 t uo t 第二节 低频功率放大器

14 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 2.工作原理
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 2.工作原理 乙类双电源基本互补对称电路实现了在静态时管子不取电流，而在有信号时，T1和T2轮流导电，组成推挽式电路。由于两个管子互补对方的不足，工作性能对称，所以这种电路通常称为互补对称电路（也称为OCL电路，即无输出电容器Output Capacitorless的缩写） 第二节 低频功率放大器

15 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 iC1 +VCC iC1 T1
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 功放是最后一级，输入一般是大信号，  只能用图解法。 交流负载线 uCE1 iC1 Q VCC uo ui RL +VCC iC1 T1 Q点： iC1= 0, UCE1 = VCC 第二节 低频功率放大器

16 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 iC2 –VCC iC2 T2
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 – uCE2 iC2 Q VCC 交流负载线 uo ui RL –VCC iC2 T2 Q点： iC2 = 0，–UCE2 = VCC  过同一Q点且斜率相同，  两条交流负载线合成同一条直线。 第二节 低频功率放大器

17 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 图解分析
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 图解分析  过同一Q点且斜率相同  两条交流负载线合成同一条直线 第二节 低频功率放大器

18 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 （1）最大不失真输出功率Pomax 实际输出功率Po 第二节 低频功率放大器

19 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 （2）管耗PT
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 （2）管耗PT 单个管子在半个周期内的管耗 两管管耗 第二节 低频功率放大器

20 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 （2）管耗PT
第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 （2）管耗PT 最大管耗与最大输出功率的关系 选管依据之一 （3）电源供给的功率PV 当 第二节 低频功率放大器

21 第三章 功率放大器 一、乙类双电源互补对称功率放大电路（OCL电路） 3.分析计算 （4）效率η 当 第二节 低频功率放大器

22 第三章 功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 1.乙类互补对称电路存在的问题 实际测试波形 第二节 低频功率放大器

23 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路
第三章 功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路 –VCC2 +VCC1 RL T2 T1 + –  t iL Re Rc D1 D2 T3 k 在T1、T2的基极间加两个二极管D1、D2，静态时， T3的集电极电流流过，在其上产生一直流电压，以供给T1、T2一定的正偏压，使两管静态时处于微导通状态 第二节 低频功率放大器

24 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路 uo ui
第三章 功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路 工作在甲乙类 工作在乙类 uo ui  静态时，Ic1= Ic iL = uo=0  加上ui，可使放大器输出在零点附近仍能得到线性放大，uo与ui在任何时刻都成线性  D1、D2交流电阻小，所以T1、T2基极的交流电位大致相等 第二节 低频功率放大器

25 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路 设T3已有合适 （1）静态偏置
第三章 功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路 设T3已有合适 的静态工作点 （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 交流相当于短路 第二节 低频功率放大器

26 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路 UBE4可认为是定值
第三章 功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 2.甲乙类互补对称电路 上述电路的缺点：偏置电压不易调整 UBE4可认为是定值 R1、R2不变时，UCE4也是定值，可看作是一个直流电源。 第二节 低频功率放大器

27 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 3.甲乙类单电源互补对称电路
第三章 功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 3.甲乙类单电源互补对称电路 在上述电路的基础上，去掉一个电源，在输出端和负载之间连接一个大电容C，就得到单电源互补对称电路 静态时，Ic1= Ic2 iL = 0 uo=0 静态时，因为T1和T2管对称，其中点电位为VCC/2，所以偏置电路使UN＝UC≈VCC/2（电容C充电达到稳态）。 第二节 低频功率放大器

28 第三章 功率放大器 第二节 低频功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 3.甲乙类单电源互补对称电路
第三章 功率放大器 二、甲乙类互补对称功率放大电路 3.甲乙类单电源互补对称电路 当有信号ui时,负半周T1导通，有电流通过负载RL，同时向C充电 正半周T2导通，则已充电的电容C通过负载RL放电。 只要RLC 足够大，电容C就可充当原来的－VCC。 计算Po、PT、PV和PTm的公式必须加以修正，以VCC/2代替原来公式中的VCC。 第二节 低频功率放大器

29 第三章 功率放大器 一、LM386集成功率放大器 第三节 集成功率放大器

30 第三章 功率放大器 二、LM386的典型应用 AV=20的功率放大器 第三节 集成功率放大器

31 第三章 功率放大器 第四节 功率管的散热问题

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