4.1 低频功率放大器的特点及分类（课件）-高二《电子技术基础与技能》同步教学（人邮版）

第4章 功率放大器 本章首先介绍功率放大器的特点和分类，然后介绍OCL、OTL电路的构成及工作原理，最后介绍常用集成功率放大器的引脚排列及应用电路。 知识目标 了解低频功率放大器的工作任务、基本要求及电路类型。 了解互补对称功率放大器的分类、工作原理及参数计算。 掌握复合管的连接方法。 了解常用集成功率放大器的引脚排列及应用电路。 技能目标 能装接和调整低频功率放大器。 能正确识读常用集成功率放大器的引脚。 多级放大器的末级要将电压放大电路送来的信号进行功率放大，它必须输出足够大的功率，去推动负载工作。这种以输出功率为主要目的放大电路，叫做功率放大电路。 4.1 低频功率放大器的特点及分类 4.1.1 功率放大电路的特点 由于功率放大电路主要是提供输出功率，而且输出功率比较大，所以与前面介绍的电路相比具有以下的特点。 1．功率放大电路的输出功率要大 选择合适的负载，使它与功率放大电路的输出电阻相匹配，以保证功放管的集电极电流和电压的幅度有尽可能大的动态范围，从而获得足够大的输出功率。 2．功率放大电路的效率要高 输出功率大，消耗在电路内的能量和电源提供的能量也大，所以要考虑转换效率。显然，功率放大电路的效率越高越好。 3．电路散热要好 功率放大电路中的三极管消耗功率会使自身温度升高，为使功率放大电路既能输出较大的功率又不因温度过高而损坏三极管，必须加散热片。 4．非线性失真要小 输出信号不仅电压幅值大，电流幅值也大。信号幅值大，则容易产生失真。所以我们讨论的交流功率是指在输入为正弦波，输出波形基本不失真时定义的。 4.1.2 功率放大电路的分类 从电路形式来看，功率放大器有变压器耦合和无变压器耦合两类。本小节只介绍无变压器耦合。 从三极管的工作状态来看，功率放大电路可以分为甲类、乙类、甲乙类等，如图4.1所示。 图4.1 功率放大电路的工作状态 甲类：静态工作点在负载线的中点，Q选在三极管的放大区，如图4.1的Q。甲类工作状态非线性失真小，但静态电流ICQ较大，故损耗大，效率低。 乙类：静态工作点选在放大区和截止区的交界处，如图4.1中的Q'。此时若输入正弦信号，那么电路的输出只有正弦波的半个周期。乙类工作状态静态电流ICQ＝0，故损耗低，效率高，但非线性失真严重。 甲乙类：静态工作点位于甲类和乙类之间，如图4.1中的Q″。 4.2 双电源互补对称功率放大器 4.2.1 电路结构 双电源互补对称功率放大器（也叫做OCL电路）的原理图如图4.2所示。 两只三极管的特性是对称的，其中VT1是NPN型三极管，VT2是PNP型三极管。两只三极管工作在乙类状态。 图4.2 双电源互补对称功率放大器原理图 4.2.2 工作原理 输入为正半周时，NPN型三极管处于正偏导通状态，PNP型三极管处于反偏截止状态，集电极电流ic1通过负载，负载上有正半周输出；输入为负半周时，PNP型三极管处于正偏导通状态，NPN型三极管处于反偏截止状态，集电极电流ic2通过负载，负载上有负半周输出。 可见在输入信号的一个周期内，两只三极管轮流交替的工作，共同完成对输入信号的放大工作，最后输出波形在负载上合成得到完整的正弦波。 4.2.3 交越失真 1．交越失真及其产生原因 从上面讨论的工作原理可见，乙类功率放大器，由于没有直流偏置，三极管工作在输入特性曲线的底部。而两只三极管轮流交替工作的结果在负载上合成时，将会在正、负半周交界处出现波形的失真，这种现象称为交越失真，如图4.3所示。 2．消除交越失真的方法 给功放管加一个微弱的直流偏置，使功放管工作在甲乙类状态。 图4.3 交越失真波形 注意 为克服交越失真所加的直流偏置不能过强，因为如果直流偏置过强，将会使功放管工作在甲类状态，那么在交越失真被消除的同时，乙类功率放大器效率高的优点也就不存在了。 知识拓展 ——用二极管提供的偏置消除交越失真 消除交越失真的方法，上面已经提到给功放管加一个微弱的直流偏置。 加偏置的方法可在两只三极管基极之间串入电阻器，也可接入二极管，利用二极管提供偏置，其效果更好。因为二极管的动态电阻很小，输入到三极管VT1、VT2基极的交流信号基本相等。而电阻器的接入对信号会产生衰减作用，于是送到两只三极管基极的信号可能不相等，会造成失真。 4.2.4 参数的计算 1．输出功率 理想情况下，饱和压降