第5章功率放大電路5.1功率放大電路的一般問題5.2互補對稱功率放大電路5.3集成功率放大電路5.1功率放大電路的一般問題電壓放大電路和功率放大電路都是利用三極管的放大作用將信號放大，前者工作在小信號狀態，目的是輸出足夠大的電壓信號，而功率放大電路則是工作在大信號狀態。

5.1.1對功率放大電路的基本要求5.1.2功率放大電路的分類對功率放大電路的基本要求如下：1．能輸出盡可能大的功率，以滿足負載的要求。

2．具有較高的工作效率。

3．盡量減少非線性失真。

4．注意功率輸出管的散熱問題。

5.1.1對功率放大電路的基本要求按照放大信號的頻率分:

低頻功率放大電路（幾十赫～幾十千赫）和高頻功率放大電路（幾百千赫～幾十兆赫）。按輸出端與負載的耦合方式的不同:

分為變壓器耦合方式、無輸出變壓器（OTL）方式和無輸出電容（OCL）方式。

按照其三極管靜態工作點設置的不同:

常分為甲類功率放大電路、乙類功率放大電路和甲乙類功率放大電路等。5.1.2功率放大電路的分類ICUCEOQiCtOICUCEOQiCtOICUCEOQiCtO晶體管的工作狀態甲類工作狀態

晶體管在輸入信號的整個周期都導通。Q大致在交流負載線的中點靜態IC較大，波形好,管耗大效率低。乙類工作狀態

晶體管只在輸入信號的半個周期內導通，靜態IC=0，波形嚴重失真,管耗小效率高。甲乙類工作狀態晶體管導通的時間大于半個周期，靜態IC

0，一般功放常采用。5.2互補對稱功率放大電路5.2.1

乙類OTL互補對稱功率放大電路(Output

TransformerLess)5.2.3甲乙類OCL互補對稱功率放大電路(OutputCapacitorLess

)5.2.2甲乙類OTL互補對稱功率放大電路5.2.4采用復合管的互補對稱功率放大電路

5.2.1

乙類OTL互補對稱功率放大電路管型不同，參數相同，特性一致的對稱互補管1.電路組成圖5.2.1乙類OTL互補對稱放大電路2.工作原理

在靜態時，由于電路上下的對稱性，A點的電位為1/2VCC

，靜態時，兩管IB=0，工作于乙類工作狀態，僅有穿透電流ICEO通過。

RLuiVT1VT2+VCCCAuo++-+-OtiC1OtiC2OtiLOtuiui>0時VT1導通VT2截止。ui<0時VT2導通VT1截止。iL=iC1–iC2RLuiVT1VT2+VCCCAuo++-+-在輸入信號的一個周期內，兩個管子交替導通，在負載上合成得到一個完整的輸出電壓。故稱為互補對稱放大電路。uI>0時工作點沿QA上移。uI<0時工作點沿QB下移。Ucem=(VCC/2)-UCES若VT1、VT2對稱3.主要參數的估算-uCE2QiC1OiC2uCE1AOB圖5.2.2乙類OTL互補電路的圖解法Icm1Icm2Ucem1UCESVCC/22RLVCC（1）最大輸出功率

（2）效率

電源供給的功率效率忽略UCES（3）功率管的極限參數

①集電極最大允許電流②集電極最大允許反向電壓③集電極最大允許耗散功率PCM

4．交越失真

圖5.2.3乙類OTL互補對稱電路的波形圖

RLuiVT1VT2+VCCCAuo++-+-5.2.2甲乙類OTL互補對稱功率放大電路

圖5.2.4甲乙類OTL互補對稱電路

1.電路組成

2.工作原理圖5.2.5甲乙類OTL互補對稱電路的波形圖

3.參數計算同上

調節電阻R，改變三極管的偏壓，消除交越失真。調節R1、R2，保證兩發射結的靜態電位1/2Vcc.3、確定三極管的極限參數4.帶自舉的OTL甲乙類互補對稱電路

圖5.2.6帶自舉的OTL甲乙類互補對稱電路5.2.3甲乙類OCL互補對稱功率放大電路1.電路組成

圖5.2.7甲乙類OCL互補對稱電路互補對稱2.工作原理

圖5.2.8甲乙類OCL互補對稱電路的波形圖3.主要參數的估算

（1）最大輸出功率（2）效率忽略UCES（3）功率管的極限參數

①集電極最大允許電流②集電極最大允許反向電壓③集電極最大允許耗散功率互補對稱功放電路設置適當的靜態工作偏流的方法很多，如圖5.2.9所示電路為利用UBE

擴大電路進行偏置的OCL互補對稱電路。

圖5.2.9甲乙類OCL互補對稱電路復合管可由兩個或兩個以上的三極管組合而成。它們可以由相同類型的三極管組成，也可以由不同類型的三極管組成。無論由相同或不同類型的三極管組成復合管時,

在前后兩個三極管的連接關系上，應保證前級三極管的輸出電流與后級三極管的輸入電流的實際方向一致。外加電壓的極性應保證前后兩個三極管均為發射結正偏，集電結反偏，使兩管都工作在放大區。5.2.4采用復合管的互補對稱功率放大電路

1．復合管的接法

rbe=

rbe1

+（1+

β1）rbe2(β1+β2+β1β2)ΔiBΔiE=(1+β2)(1+β1)ΔiB1=ΔiB+ΔiCβ=ΔiCΔiB=

β1+β2+β1β2

≈

β1β2iC1iC2iE1=iB2iEiCiBiB1ΔiC1

=β1Δ

iB1ΔiE1=ΔiB2=(1+β1)ΔiB1ΔiC2

=β2(1+β1)ΔiB1與NPN型三極管等效VT1VT2bec前一管的發射極與后一管的基極連接，前一管的集電極與后一管的集電極連接。由于前一管的基極、發射極電流Ib1,Ie1為：

Ie1=(1+β1)*ib1（β1為前一管的電流放大系數）

所以后一管的電流Ib2，Ie2為：

Ib2=Ie1

Ie2=(1+β2)*ib2=(1+β2)*Ie1=(1+β2)*(1+β1)*ib1（β2為后一管的電流放大系數）

因此按輸入電阻的公式，前一管的輸入電阻rbe1為：

rbe1=rbb1+(26/Ie1)*（1+β1）

若發射極上串有電阻Re，則輸入電阻R1

R1=rbb1+(26/Ie1+Re)*（1+β1）

后一管的輸入電阻rbe2為：

rbe2=rbb2+(26/Ie2)*(1+β2)

后一管的輸入電阻rbe2是前一管的發射極串聯的電阻Re，代入后：

R1=rbb1+(26/Ie1+rbe2)*（1+β1）

=rbb1+(26/Ie1)*（1+β1）+rbe2*（1+β1）

=rbe1+rbe2*（1+β1）

ic1=iB2iE2iB1iBic2iciE1iEΔiC=β1(1+β2)ΔiB1=(β1+β1β2)ΔiBΔiE=(1+β1+β1β2)ΔiB1=ΔiC+ΔiBβ

=

β1（1

+β2）≈

β1β2rbe=

rbe1與NPN型三極管等效ΔiE1=(1+β1)ΔiB1ΔiC1=ΔiB2=β1ΔiB1ΔiC2=β1β2)ΔiB1VT2VT1becrbe=

rbe1

+（1+

β1）rbe2β=

β1+β2+β1β2

≈

β1β2與PNP型三極管等效β

=

β1（1

+β2）≈

β1β2rbe=

rbe1與PNP型三極管等效iC1iE1=iB2iC2VT1VT2iEiCiB1iBbeciC1=iB2VT1VT2iEiC2iB1iBiCiE1bec（1）任意兩只三極管適當連接可以等效為一只三極管，其等效后的型號與第一只管子的型號相同；（2）等效管子的電流放大系數近似為兩只管子放大系數的乘積，即

β≈β1β2

（3）等效管子的輸入電阻為同型號的兩只管子復合時， 不同型號的兩只管子復合時，

2．復合管組成的互補對稱功率放大電路

圖5.2.11復合管組成的互補對稱功率放大電路圖5.2.12復合管組成的準互補對稱功率放大電路5.3集成功率放大電路5.3.1LM386通用型集成功率放大電路

5.3.2專用型集成功率放大電路XG4140

5.3.3音頻集成功率放大電路CD4100

5.3集成功率放大電路

集成功率放大器由于不僅具有體積小、重量輕、成本低、外圍元件少，安裝調試簡單，使用方便等優點，而且在性能上也優于分立元件，例如溫度穩定性好，功耗小、失真小。特別是集成功率放大器內部還設置有過熱、過電流、過電壓等自動保護功能的電路對電路自行進行保護。

5.3.1LM386通用型集成功率放大電路

1．LM386內部電路

LM386內部電路原理圖如圖5.3.1所示。與通用型集成運放相類似，它是一個三級放大電路。圖5.3.1LM386內部原理電路電路單電源供電，如在①、⑧間接一個可調電阻電容串聯網絡，就可改變功放的增益，其可調范圍為20～200倍。

LM386供電電壓為4～12V，在Vcc=6V時可驅動4Ω負載，9V時可驅動8Ω負載。外部引線圖如圖5.3.2所示。＋－12364578＋

Vcc增益設定反相輸入端同相輸入端地增益設定旁路電容輸出端圖5.3.2LM386的的外部引線圖2．LM386組成OTL電路

如果在1和8之間外接10uF的電容器C1時，電路增益為200；如果在1和8之間接入1.2KΩ電阻R1和10uF的電容器C1時，則電路增益為50；調節電阻R1的大小，其功放的增益可調范圍為20～200倍。如果在1和8之間斷開時，電路增益為20；圖5.3.4由LM386組成的簡單OTL音頻放大電路若增益只需20倍，且電路無自激，則增益調節網絡、相位補償網絡及電源退耦網絡都可消去，可變成簡單的外圍應用電路，如圖5.3.4所示。3．LM386組成BTL電路

橋式推挽功率放大電路（也稱為平衡式無輸出變壓器電路），簡稱為BTL(Bridge-Tied-Load)電路。其主要特點是在同樣電源電壓和負載電阻條件下，它可得到比OCL或OTL電路大幾倍的輸出功率，其工作原理圖如圖5.3.5所示。圖5.3.5BTL原理電路圖5.3.6由LM386組成的簡單OTL音頻放大