功率放大概念

第六章　功率放大电路

OCL 电路组成特点及工作原理

集成功放器件及应用电路

OTL 电路组成特点及工作原理

6.1.1  对功率放大器的要求

6.1 　功率放大概念

　　 2．放大器的效率要高　　功率放大器的效率 ：

　　 1．输出足够的功率。　　在保证功率管安全工作的前提下，功率放大器的最大输出功率受到允许失真的限制，允许失真越小，最大输出功率也越小。

%P

P100

d

O

；

　　 P0— 功率放大器的交流输出功率。　　 Pd— 功率放大器的直流电源提供的直流功率。　　效率与放大器的种类有关，种类不同，效率也不同。

功率放大概念 　 3．失真要小

　　（ 1 ）加散热措施以控制结温　　（ 2 ）加保护电路以保护功率管

由于功率放大器工作在大信号状态，功放管的电压、电流变化幅度大，超出晶体管特性曲线的线性范围，产生非线性失真，严重时还将产生幅度失真，如图（ a）所示。在常用的乙类推挽功率放大器中，还会产生交越失真。如图（ b）所示。 4．功率管要安全工作

　　 1．功率放大器的种类

　　（ 1）甲类： Q 点在放大区的中间部位。当输入正弦信号时，功放管在一个信号周期内均导通。

　　（ 2 ）乙类： Q 点在放大区与截止区的交界处。当输入正弦信号时，功放管在一个信号周期内半周导通，半周截止。

　　（ 3 ）甲乙类： Q 点位置略高于乙类，但低于甲类。当输入正弦信号时，功放管导通大于半周。

功率放大概念

　　 2．功率放大器的电路型式

　　（ 1）单管功率放大器——一个功放管，工作在甲类，功放管与输入信号源，功放管与输出负载，都采用变压器耦

合电路。

　　（ 2 ）推挽功率放大器——两个配对功放管，工作在甲类或乙类，输入输出负载都采用变压器耦合电路。

　　（ 3 ）互补对称式推挽功率放大器——两个配对功放管，工作在甲乙类，无输入输出变压器，故称为 OTL 电路。

功率放大概念

　　 6.2.1  双电源互补对称电路

一、 OCL 电路组成特点工作原理

　　 1．电路基本结构　　图（ a ）是双电源互补对称电路的基本形式，简称 OCL电路。

　　特点：　　（ 1） V1 ： NPN 。

V2 ： PNP 。 V1 V2 互补对称。

　　（ 2 ）两个晶体管特性对称，都工作在乙类状态。

　　 2．工作原理

　　（ 2）输入信号到达电路输入端时

　　（ 1） vi = 0 时， V1V2 截止， iC1 = iC2 = 0 两管均无偏置，两管基极电流均为零而截止。

　　 ② vi < 0 ， V1 截止， V2 导通。 RL 上得到被放大的负半周电流信号，如图（ c）虚线所示。

　　 ① vi > 0 ， V1 导通， V2 截止。 RL 上得到被放大的正半周电流信号，如图（ b）实线所示。

一、 OCL 电路组成特点工作原理

在一个周期内，两管轮流导通，负载上得到一个完整的正弦波。

互补对称电路：若、两管对称（ 值和饱和压降等参数一致）且交替工作，互为补充，这种电路称为互补对称电路。

单电源供电的 OCL 电路又称 OTL 电路，但该电路与输出回路中需要有一个大的电解电容来替代另一个电压。

一、 OCL 电路组成特点工作原理

3 ．实用 OCL 电路 （ 1）上述波形在输出波形正负半周的交界处造成的波形失真，称交越失真。如图所示。

产生原理：功率管存在导通电压。

一、 OTL 电路组成特点工作原理

　　（ 2 ）实用电路

　　思考题：用电阻取代 V

D4 如何？即 VD4 的作用是什么？

　　使两管处于甲乙类工作状态，即微导通状态，由于R1 、 VD4 的存在，只要偏置合适，它即可相互补偿，消除交越失真，在负载上得到不失真的正弦波。

一、 OCL 电路组成特点工作原理

　　 1．基本电路

　 单电源互补对称电路

　　 与 OCL 电路相比，省去了负电源，输出端加接了一个大容量电容器。

　　特点：

二、 OTL 电路组成特点工作原理

　　② v1 0 ， V1 截止， V2 导通。 RL 上得到被放大的负半周电流信号， C 放电。

　　① v1 0 ， V1 导通， V2 截止。 RL 上得到被放大的正半周电流信号， C 充电。

　　在一个周期内，两只管子轮流放大正负半周电流信号，实现完整周期波形。电容 C 不仅耦合输出信号，还起到负电源的作用。

　　 2 ．工作原理

二、 OTL 电路组成特点工作原理

　　 3 ．实用电路

　　 V1 ：激励级， 向 V2 、 V3 组成的互补对称电路提供激励信号。 　　 R1 ：为 V1 的偏置电阻，与输出端相连，起交、直流负反馈作用。　　 C1 、 R3 ：组成具有升压功能的自举电路。只要 C1 足够

大，其上交流电压很小，因而 C 点电位跟随输出 O 点电位而变 化，相当于 V1 管的电流供电电压自动升高，确保 V1 管输出足

够的激励电压。

三、 OTL 电路组成特点工作原理

　　 4 ．采用复合管的 OTL 电路

　　（ 1）复合管：指用两只或多只三极管按一定规律的组合，等效成一只三极管。如图所示。

6.2 　 OTL 电路组成特点工作原理

　　复合管组织的原则：

　　① 保证参与复合的每只管子三个电极的电流按各自的正确方向流动。　　 ②复合管的类型取决于前一只管子。

6.2 　 OTL 电路组成特点工作原理

　　复合管提高了电流放大倍数，增大了穿透电流，稳定性变差。改进电路如图所示。

　　由两只三极管组成的复合管的电流放大倍数约为两只管子电流放大倍数系数的乘积。

6.2 　 OTL 电路组成特点工作原理

　　 V3 、 V5 ： 组成 PNP 管 。　　 V2 、 V4 ： 组成 NPN 管。

　　 R9 、 R10 ：负反馈电阻，用于稳定工作点和

减小失真；　　 C3 、 C6 ：消振电容，消除电路可能产生的自激；

　　 C2 、 C6 ：组成自举电路。

三、 OTL 电路组成特点工作原理 （ 2）实用电路 复合管的 OTL 实用电路如图所示。