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1、3.4 3.4 互补对称功率放大电路互补对称功率放大电路教学要求教学要求 1.1.掌握甲类、乙类和甲乙类三类功率放大电路的工作原理掌握甲类、乙类和甲乙类三类功率放大电路的工作原理; ;2.2.理解交越失真形成机理；理解交越失真形成机理； 3.3.了解复合管结构及其特性了解复合管结构及其特性。 一、概述一、概述对功率放大电路的基本要求对功率放大电路的基本要求1.1.不失真情况下输出尽可能大的功率不失真情况下输出尽可能大的功率：I I与与U U都大，管子工作在极限都大，管子工作在极限状态。状态。2.2.提高效率提高效率： = P= Pomaxomax / P / PDCDC 要高要高3.3.集电极
2、最大功耗集电极最大功耗: P PC C=P=PDCDC-P-PO O功放管极限应用，选管要保证安全功放管极限应用，选管要保证安全 。二、放大电路的工作状态二、放大电路的工作状态 放大电路按三极管在一个信号周期内导通时间的不同，可分为放大电路按三极管在一个信号周期内导通时间的不同，可分为甲类、乙类以及甲乙类甲类、乙类以及甲乙类放大。在整个输入信号周期内，管子都有电放大。在整个输入信号周期内，管子都有电流流通的，称为甲类放大，如下表所示，此时三极管的静态工作点流流通的，称为甲类放大，如下表所示，此时三极管的静态工作点电流电流I ICQCQ比较大；在一个周期内，管子只有半周期有电流流通的，称比较大；
3、在一个周期内，管子只有半周期有电流流通的，称乙类放大；若一周期内有半个多周期有电流流通，则称为甲乙类放乙类放大；若一周期内有半个多周期有电流流通，则称为甲乙类放大。大。状态状态一个信号一个信号周期内导周期内导通时间通时间工作特点工作特点图示图示甲类甲类整个周整个周期内导期内导通通失真小，静态电流失真小，静态电流大，管耗大，效率大，管耗大，效率低。低。乙类乙类半个周半个周期内导期内导通通失真大，静态电流失真大，静态电流为零为零 ，管耗小，效，管耗小，效率高。率高。甲乙甲乙类类半个多半个多周期内周期内导通导通 失真大，失真大， 静态电流静态电流小小 ，管耗小，效率，管耗小，效率较高。较高。三、乙类
4、双电源互补对称功率放大电路三、乙类双电源互补对称功率放大电路(OCL) (OCL Output (OCL) (OCL Output Capacitorless) Capacitorless) （一）电路组成及工作原理（一）电路组成及工作原理 采用正、负电源构成的乙类互补对称功率放大电路如下动画所采用正、负电源构成的乙类互补对称功率放大电路如下动画所示，示，V V1 1和和V V2 2分别为分别为NPNNPN型管和型管和PNPPNP型管，两管的基极和发射极分别连型管，两管的基极和发射极分别连接在一起，信号从基极输入，从发射极输出，接在一起，信号从基极输入，从发射极输出，R RL L为负载。要求两
5、管为负载。要求两管特性相同，且特性相同，且V VCCCC= =V VEEEE。特点：双电源，特点：双电源，V V1 1与与V V2 2交替工作，正负电源交替供电，输入与输交替工作，正负电源交替供电，输入与输出之间双向跟随出之间双向跟随 。 0原理：原理：静态即静态即u ui i = 0 = 0 时时 ， V V1 1 、 V V2 2 均零偏置，两管的均零偏置，两管的I IBQBQ、I ICQCQ均为零，均为零，u uo o=0=0，电路不消耗功率。，电路不消耗功率。u ui i 0 0 时，时，V V1 1正偏导通正偏导通，V V2 2 反偏截止反偏截止，i io o= i= iE1E1=i
6、=iC1C1,u,uO O = i = iC1C1R RL L ；u ui i 0 0 时，时，V V1 1反偏截止，反偏截止，V V2 2 正偏导通正偏导通，i io o=i=iE2E2=i=iC2C2, u, uO O = i = iC2C2R RL L ；问题：问题：两管交替导电时刻，输入电压小于死区两管交替导电时刻，输入电压小于死区 电压时，三极管截止，电压时，三极管截止，在输入信号的一个周期内，在输入信号的一个周期内，V V1 1、V2V2轮流导通时，基极电流波形在过轮流导通时，基极电流波形在过零点附近一个区域内出现失真，称为交越失真。且输入信号幅度越零点附近一个区域内出现失真，称为
7、交越失真。且输入信号幅度越小失真越明显。小失真越明显。产生交越失真的原因：静态时，产生交越失真的原因：静态时，UBEQ=0 , ui尚小时，尚小时，电流增长缓慢电流增长缓慢 。 （二）功率和效率（二）功率和效率1. 1.输出功率：输出电流和输出电压有效值的乘积，就是功率放大电输出功率：输出电流和输出电压有效值的乘积，就是功率放大电路的输出功率。路的输出功率。2211;222122omcmomOomcmcmLomoLcmLUIUPUIIRUpR IR（ ） 输 出 功 率 ：22)()(222(2)(3)(4)2ommcmmccomLcommCCcE satCCommcccmmLLcCE sat
8、omLUVUVUVRRUVRVUR最大不失真输出电压幅度：最大不失真输出电流幅度：I最大输出功一般：IP率：P2、直流电源的供给功率、直流电源的供给功率（1）集电极电流平均值）集电极电流平均值120011sin() cos22cmcccmIIIItdtt（2）两电源供给总功率）两电源供给总功率121222CCcmDcCCCCEECCCCCcmVIpI VI VI VVI（3）最大输出功率时电源总功率）最大输出功率时电源总功率2()22CCCE satCCCCDCLLVUVVPRR3、效率：、效率：()10022478.5%44omom cmoomomommDCCCCCCE satmCCCC c
9、mUU IpUUVUVUpVV I 时时实用中，放大电路很难达到最大效率，由于饱和压降及元件损实用中，放大电路很难达到最大效率，由于饱和压降及元件损耗等因素，乙类推挽放大电路的效率仅能达到耗等因素，乙类推挽放大电路的效率仅能达到60%左右。左右。 4. 4.管耗管耗最大管耗不应超过晶体管的最大允许管耗，即最大管耗不应超过晶体管的最大允许管耗，即P1m=0.2PomPCM。212(1)211()()()2224C Co mo mo mC Co mccD CoLLLVUUUVUppppRRR管 耗 与 输 出 信 号 电 压 的 幅每 只 管 耗 ：度 有 关 ！11212222112.0220
10、.6215 0 %44222.()41.22C Co mo mo mLLC Co mC CcC Co mC CC CC CC CC CC CcmcmLLC Ccmo mo mC CLo mLcmVUd paUd URRVUVpVUVVVVVVbppRRVCppPVRPRpp（） 最 大 管 耗 ：最 大 管 耗 时 的的 值 ： 令 ：得 ：时 ，达 最 大 值 。此 时 效 率 ：每 管 最 大 管 耗 ：与的 关 系 ：2222220 .220 .2Lo mC Ccmo mLmLoRPVPRRP例例3.4.1P99 已知：已知：VCC=VEE=24V,RL=8,求：求：pom,pDc,pc
11、1及选管及选管221221( 4 52 413 6 ()222 44 5 .9 ()22.93 6 )4 .9 (88)2C CD co m mo mLcLVPWRUpWpwR解 ： （ ）2212224(2)7.3()8CCc mLVpWR()(3)7.3(243(22 2448)8(BR CCCCMCMEOCmCCmLUVPWVVIIAR选管：5.5.功率管的选择功率管的选择 该功放晶体管实际承受的最大管耗该功放晶体管实际承受的最大管耗P P1m1m为为P P1m1m=V=V2 2CCCC/2 2R RL L=7.3 W=7.3 W因此，为了保证功率管不损坏，则要求功率管的集电极最大允许因
12、此，为了保证功率管不损坏，则要求功率管的集电极最大允许损耗功率损耗功率P PCMCM为为P PCMCMP P1m1m=7.3 W=7.3 W。 由于乙类互补对称功率放大电路中一只晶体管导通时，另一只由于乙类互补对称功率放大电路中一只晶体管导通时，另一只晶体管截止，当输出电压晶体管截止，当输出电压u uo o达到最大不失真输出幅度时，截止管达到最大不失真输出幅度时，截止管所承受的反向电压为最大，且近似等于所承受的反向电压为最大，且近似等于2V2VCCCC。为了保证功率管不。为了保证功率管不致被反向电压所击穿，因此要求三极管的致被反向电压所击穿，因此要求三极管的 U U(BR)CEO(BR)CEO
13、2V2VCCCC=2=224V=48 V24V=48 V。 放大电路在最大功率输出状态时，集电极电流幅度达最大值放大电路在最大功率输出状态时，集电极电流幅度达最大值IcmmIcmm，为使放大电路失真不致太大，则要求功率管最大允许集电，为使放大电路失真不致太大，则要求功率管最大允许集电极电流极电流I ICMCM满足满足I ICMCMIcmm=VIcmm=VCCCC/R/RL L=3A=3A。 四、甲乙类互补对称功率放大电路四、甲乙类互补对称功率放大电路 1、乙类互补对称功放的交越失真、乙类互补对称功放的交越失真（一）甲乙类双电源互补对称功率放大电路（一）甲乙类双电源互补对称功率放大电路克服交越失
14、真的思路：克服交越失真的思路：管子工作在甲乙类管子工作在甲乙类, ,处于微导通状态。两管处于微导通状态。两管合成后，相互补偿，消除失真合成后，相互补偿，消除失真 。 电路如下图（电路如下图（a a）所示，利用二）所示，利用二极管进行偏置，直流电源给极管进行偏置，直流电源给V V1 1 、 V V2 2提供静态电压。提供静态电压。2 2、甲乙类互补对称功率放大电路、甲乙类互补对称功率放大电路24412441212423()CEBECEBECECEURURRUURRR RUR、扩 大 电 路 （ c） 图U调可 调+ +U UBE4BE4- -+ +U UCE4CE4- -工作原理：工作原理：当当
15、 u ui i = 0 = 0 时，时，V V1 1、V V2 2 微导通。微导通。当当 u ui i 0 0 0 ( (从大到小变化时从大到小变化时) )，V V2 2 微导通微导通 充分导通充分导通 微导微导通；通；V V1 1 微导通微导通 截止截止 微导通。实际电路如上图（微导通。实际电路如上图（b b）和（）和（c c）所示。所示。 （二）复合管互补对称功率放大电路（二）复合管互补对称功率放大电路1.1.复合管（达林顿管）复合管（达林顿管） 目的：目的：实现异型管子参数的配对。实现异型管子参数的配对。复合管：复合管：由两只或两只以上的三极管按照一定的连接方式，组成一由两只或两只以上的
16、三极管按照一定的连接方式，组成一只等效的三极管。只等效的三极管。复合管的特点复合管的特点：类型与组成复合管的第一只三极管相同；其它特性：类型与组成复合管的第一只三极管相同；其它特性由最后的输出三极管决定。由最后的输出三极管决定。 复合管的四种组合方式：复合管的四种组合方式： 同型复合：同型复合： 异形复合：异形复合：复合管的组成规则：复合管的组成规则：1 1) ) B B1 1 为为 B B，C C1 1 或或 E E1 1 接接 B B2 2 ， C C2 2、E E2 2 为为 C C 或或 E E；2) 2) 应保证发射结正偏，集电结反偏；应保证发射结正偏，集电结反偏；3) 3) 复合管
17、类型与第一只管子相同。复合管类型与第一只管子相同。2.2.复合管互补对称放大电路举例复合管互补对称放大电路举例 （1 1）接有泄放电阻的复合管：）接有泄放电阻的复合管：P102P102图图3.4.73.4.7（2 2）准互补对称功放电路：）准互补对称功放电路：P103P103图图3.4.83.4.8I ICEO1CEO1（三）甲乙类单电源互补对称放大电路（三）甲乙类单电源互补对称放大电路 OTLOTL电路电路：当当 u ui i 0 0 时：时：V V2 2 导通，导通，C C 放电，放电，V V2 2 的等效电源电压的等效电源电压 0.50.5V VCCCC。 当当 u ui i u u时，
18、时， u uo o = U = Uomax omax ，u u+ + u u时，时， u uo o =-U =-Uomax omax 2 2）i i+ + i i( (虚断）虚断）222111112123.5.21.001111ippinnppniuVRiiuuiiiuuuuuVimARRRKiimAR例已知：求：流过的电流解：虚断：虚与短：无关！课堂练习课堂练习P128P128： 3.183.18， P129 3.23P129 3.23，3.24 3.24 P123.自测题：自测题：3.1（6,7,8,9,10）P124.3.2(7,8,9,10)课外作业课外作业预习资料：预习资料：P117P118预习作业：提交预习实验报告预习作业：提交预习实验报告1、实验目的；、实验目的；2、实验原理（电路图）；、实验原理（电路图）；3、实验器材（元件、仪器仪表等）；、实验器材（元件、仪器仪表等）；4、实验操作步骤设计（自行设计）；、实验操作步骤设计（自行设计）；5、测量数据表格设计。、测量数据表格设计。