補充:4.6功率放大器§4.6.1概述§4.6.2互補對稱功率放大電路在一實際的放大電路中,一般包括電壓放大器和功率放大器.

§4.6.1概述電壓放大器的主要任務：不失真的提高輸入信號的電壓幅度.

討論的主要性能指標：小信號工作：小信號等效電路功率放大器的主要任務：給負載提供功率,且在不失真或輕度失真的條件下的提高輸出功率.

大信號工作：圖解法電壓放大功率放大小信號大信號電流放大充分小的功耗盡可能大的動態(tài)范圍足夠低的輸出電阻-----CC例1：

擴音系統(tǒng)執(zhí)行機構功率放大器的作用：

用作放大電路的輸出級，以驅動執(zhí)行機構。如使揚聲器發(fā)聲、繼電器動作、儀表指針偏轉等。

§4.6.1概述功率放大電壓放大信號提取一、功率放大器的性能要求1.輸出功率盡可能大和安全管子大信號極限條件下運用。2.效率要高用ηc集電極效率

(CollectorEfficiency)

衡量轉換效率：

Po

一定，ηc高→PD

小→PC

小

→

可選

PCM小的管子，以降低費用。3.非線性失真要小

輸出功率越大，相應的動態(tài)電壓電流越大，器件特性非線性引起的非線性失真也越大。除采用反饋技術外，還必須限制輸出功率。二、提高效率的主要途徑

根據功率管在一個信號周期內導通時間的不同，功率管運用狀態(tài)可分為甲類、乙類、甲乙類、丙類等多種。功率管運用狀態(tài)通常靠選擇靜態(tài)工作點來實現。

甲類：功率管在一個周期內導通

(如小信號放大)。

乙類：功率管僅在半個周期內導通。

甲乙類：管子在大于半個周期小于一個周期內導通。丙類：功率管小于半個周期內導通。不合適，因為效率太低。

uotuo射極輸出器輸出電阻低，帶負載能力強，可以用做功率放大器嗎？問題討論:ibRbuoVCCuiRE估算射極輸出器的效率：QicuceVCC(設RL=RE)為使輸出信號的幅值盡可能大(要保證不失真)，靜態(tài)工作點（Q）設置較高（靠近負載線的中部）。若忽略晶體管的飽和壓降和截止區(qū)，輸出信號uo的峰值最大只能為：uo的取值范圍QIcuCEVCC直流負載線交流負載線UCEQ=0.5VCC

靜態(tài)工作點：放大電路的輸出沒有失真的工作方式稱為甲類放大。1.直流電源輸出的功率2.最大負載功率3.最大效率(RL=RE時)如何解決效率低的問題？辦法：降低Q點。既降低Q點又不會引起截止失真的辦法：采用推挽輸出電路，或互補對稱射極輸出器。缺點：但又會引起截止失真。§4.6.2互補對稱功率放大電路

互補對稱功放的類型

無輸出變壓器形式（OTL電路）無輸出電容形式（OCL電路）OTL:OutputTransformerLessOCL:OutputCapacitorLess互補對稱：電路中采用兩支晶體管，NPN、

PNP各一支；兩管特性一致。類型：4.6.3無輸出電容的互補對稱功放電路一、工作原理（設ui為正弦波）電路的結構特點：ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL1.由NPN型、PNP型三極管構成兩個對稱的射極輸出器對接而成。2.雙電源供電。3.輸入輸出端不加隔直電容。乙類雙電源的互補對稱功放電路ic1ic2動態(tài)分析：ui

0VT1截止，T2導通ui>0VT1導通，T2截止iL=ic1

;ui-VCCT1T2uo+VCCRLiLiL=ic2T1、T2兩個晶體管都只在半個周期內工作的方式，稱為乙類放大。因此，不需要隔直電容。靜態(tài)分析：ui=0V

T1、T2均不工作

uo=0Vui-VCCT1T2uo+VCCRLiL(1)靜態(tài)電流

ICQ、IBQ等于零；(2)每管導通時間等于半個周期；(3)存在交越失真。

乙類放大的特點：圖解法分析功放的性能指標1.2.3.4.二、最大輸出功率及效率的計算假設ui

為正弦波且幅度足夠大，T1、T2導通時均能飽和，此時輸出達到最大值。ULmax負載上得到的最大功率為：iL-VCCRLuiT1T2UL+VCC若忽略晶體管的飽和壓降，則負載（RL)上的電壓和電流的最大幅值分別為：LCCLmCCLmRUIVU==axaxQIcuCEVCCQIcuCEVCC電源提供的直流平均功率計算：每個電源中的電流為半個正弦波，其平均值為:兩個電源提供的總功率為：VCC1=VCC2=VCC

tic1效率為：乙類放大的輸入輸出波形關系:ui-VCCT1T2uo+VCCRLiL交越失真死區(qū)電壓uiuou"ou′o

′tttt交越失真：輸入信號ui在過零前后，輸出信號出現的失真便為交越失真。三、電路的改進1.克服交越失真交越失真產生的原因：在于晶體管特性存在非線性，ui

<uT時晶體管截止。iBiBuBEtuitUT克服交越失真的措施：電路中增加R1、D1、D2、R2支路。R1D1D2R2VCC-VCCVLviiLRLT1T2

靜態(tài)時:

T1、T2兩管發(fā)射結電位分別為二極管D1、D2的正向導通壓降，致使兩管均處于微弱導通狀態(tài)；兩管導通時間均比半個周期大一些的工作方式稱為“甲乙類放大”。動態(tài)時：設ui

加入正弦信號。正半周T2截止，T1基極電位進一步提高，進入良好的導通狀態(tài)；負半周T1截止，T2

基極電位進一步降低，進入良好的導通狀態(tài)。vB1tVTtiBIBQ甲乙類放大的波形關系：ICQiCvBEiBib特點：存在較小的靜態(tài)電流ICQ、IBQ。每管導通時間大于半個周期，基本不失真。

iCQvceVCC/REVCCIBQ為更好地和T1、T2兩發(fā)射結電位配合，克服交越失真電路中的D1、D2兩二極管可以用UBE電壓倍增電路替代。2.UBE電壓倍增電路B1B2+-BER1R2UIBI合理選擇R1、R2大小，B1、B2間便可得到UBE任意倍數的電壓。圖中B1、B2分別接T1、T2的基極。假設I>>IB，則3.電路中增加復合管增加復合管的目的是：擴大電流的驅動能力。復合管的構成方式：cbeT1T2ibicbecibic方式一：becibic

1

2晶體管的類型由復合管中的第一支管子決定。方式二：cbeT1T2ibic復合管構成方式很多。不論哪種等效方式，等效后晶體管的性能確定均如下：改進后的OCL準互補輸出功放電路：

T1：電壓推動級

T1、R1、R2：

UBE倍增電路

T3、T4、T5、T6：

復合管構成的輸出級準互補輸出級中的T4、T6均為NPN型晶體管，兩者特性容易對稱。+USC-USCR1R2RLuiT1T2T3T4T5T6-UEE+UCCERCT1RCT2T5T6RC3RE2RC4RE3T7T9T8RE4RE5T11T10RL第4級：互補對稱射極跟隨器差動放大器第2級第1級：差動放大器第3級：單管放大器集成運放內部的功率放大器9.2.2無輸出變壓器的互補對稱功放電路一、特點1.單電源供電；2.輸出加有大電容。二、靜態(tài)分析則T1、T2特性對稱，

令：0.5USCRLuiT1T2+USCCAUL+-UC三、動態(tài)分析設輸入端在0.5USC直流電平基礎上加入正弦信號。若輸出電容足夠大，UC基本保持在0.5USC，負載上得到的交流信號正負半周對稱，但存在交越失真。ic1ic2交越失真RLuiT1T2+USCCAUL+-時，T1導通、T2截止；時，T1截止、T2導通。0.5USCuit四、輸出功率及效率若忽略交越失真的影響，且ui

幅度足夠大。則：uLULmaxuittLSCLmSCLmRUIUU22axax==、LSCLmLmLRUIUP8222axaxmax=×=實用OTL互補輸出功放電路調節(jié)R,使靜態(tài)UAQ=0.5USCD1

、D2使b1和b2之間的電位差等于2個二極管正向壓降，克服交越失真。Re1

、Re2：電阻值1~2

，射極負反饋電阻，也起限流保護作用。D1D2ui+USCRLT1T2T3CRBRe1Re2b1b2A§9.3實際功放電路這里介紹一個實用的OCL準互補功放電路。其中主要環(huán)節(jié)有：(1)恒流源式差動放大輸入級（T1、T2、T3）；(2)偏置電路（R1、D1、D2）；(3)恒流源負載（T5）；(4)OCL準互補功放輸出級（T7、T8、T9、T10）；(5)負反饋電路（Rf、C1、Rb2構成交流電壓串聯負反饋）；(6)共射放大級（T4）；(7)校正環(huán)節(jié)（C5、R4）；(8)UBE倍增電路（T6、R2、R3）；(9)調整輸出級工作點元件（Re7、Rc8、Re9、Re10）。4.6集成運算放大器集成運放是實現高增益放大功能的一種集成器件。集成運放性能特點Av很大：（104~107或80~140dB）Ri

很大：（幾k

~105M

或）Ro很?。海◣资?/p>

）靜態(tài)輸入、輸出電位均為零。集成運放電路符號反相輸入端同相輸入端輸出端v-v+vo+-集成運放電路組成由于實際電路較復雜，因此讀圖時，應根據電路組成，把整個電路劃分成若干基本單元進行分析。輸入級中間增益級輸出級偏置電路采用改進型差分放大器采用1~2級共發(fā)電路采用射隨器或互補對稱放大器采用電流源

F007集成運放內部電路輸入級組成：由T1、T3和T2、T4組成的共集—共基組合電路構成雙入單出差放。T5、T6、T7組成的改進型鏡像電流源作T4管的有源負載。T8、T9組成的鏡像電流源代替差放的公共射極電阻REE。輸入級特點：改進型差放具有共模抑制比高、輸入電阻大、輸入失調小等特點，是集成運放中最關鍵的一部分電路。中間級組成：

T17構成共發(fā)放大器。

T13B、T12組成的鏡像電流源作有源負載，代替集電極電阻RC。電路特點：中間級是提供增益的主體，采用有源負載后，電壓增益很高。隔離級：

T16管構成的射隨器作為隔離級，利用其高輸入阻抗的特點，提高輸入級放大倍數。輸出級組成：T14與T20組成甲乙類互補對稱放大器。該放大器采用兩個射隨器組合而成。電路特點：輸出電壓大，輸出電阻小，帶負載能力強。過載保護電路：T15、R6保護T14管，T21、T22、T24、R7保護T20管。正常情況保護電路不工作，只有過載時，保護電路才啟動。隔離級：T23A管構成的有源負載射隨器作為隔離級，可提高中間級電壓增益。T13A與T12組成的鏡像電流源作有源負載，代替T23A的發(fā)射極電阻RE。偏置電路：偏置電路一般包含在各級電路中，采用多路偏置的形式。T10、T11構成微電流源，作為整個集成運放的主偏置。電平位移電路：輸入級共集—共基組合電路中，采用極性相反的NPN與PNP管進行電平位移。不專門另設電平位移電路。

將上述單元電路功能綜合起來可見，F007是實現高增益放大功能的一種集成器件。它具有高Ri、低Ro、高Av、高KCMR

、低失調、零輸入時零輸出等特點，是一種較理想的電壓放大器件。4.7放大器的頻率響應從系統(tǒng)的觀點看，小信號放大器為線性時不變系統(tǒng)。傳遞函數和極零點4.7.1復頻域分析法輸入激勵信號x(t)輸出激勵信號y(t)若設拉氏變換X(s)Y(s)在初始條件為零時，定義系統(tǒng)的傳遞函數：(m

n)式中：標尺因子H0=bm/an

，Z為零點，p為極點。+24VuiRLT7T8RC8-24VR2R3T6Rc1T1T2Rb1Rb2C1RfR1D1D2T3Re3T4Re4C2T5Re5C3C4T9T10Re10Re7Re9C5R4BX差動放大級反饋級偏置電路共射放大級UBE倍增電路恒流源負載準互補功放級保險管負載實用的OCL準互補功放電路：輸出功率的估算：輸出電壓的最大值約為19.7V，設負載RL=8

則最大輸出功率為：實際輸出功率約為20W。§9.4集成功率放大器特點：工作可靠、使用方便。只需在器件外部適當連線，即可向負載提供一定的功率。集成功放LM384：生產廠家：美國半導體器件公司電路形式：OTL輸出功率：8

負載上可得到5W功率電源電壓：最大為28V集成功放LM384管腳說明:14

--

電源端（

Vcc）3、4、5、7--

接地端（GND）10、11、12--

接地端（GND）2、6--

輸入端（一般2腳接地）

8--

輸出端（經500

電容接負載）)12345678910111213141--

接旁路電容（5

）9、13--

空腳（NC）集成功放LM384外部電路典型接法：500

-+

0.1

2.78146215

Vccui8

調節(jié)音量電源濾波電容外接旁路電容低通濾波,去除高頻噪聲輸入信號輸出耦合大電容利用變壓器的阻抗變換功能，可實現功放電路和負載間的匹配，以彌補其它類型功放電路的不足。一、特點例：OCL電路中，若

RL=80

、需要輸出功率

PO=50W。根據公式

得電源電壓：90V的電壓對電子電路顯然不合適。利用變壓器阻抗變換關系(RL′=K2

RL)，把阻抗變小，便可解決以上問題?！?.5變壓器耦合式功放電路（變阻抗）變壓器原、副邊阻抗關系從原邊等效：結論：變