什么是功率放大電路

功率放大電路與電壓放大電路的主要區(qū)別是要求電路向負(fù)載提供足夠大的輸出功率;

特點(diǎn)是：功率放大電路的輸出電壓和輸出電流都應(yīng)足夠大的變化;其次是具有較高的效率。

在功率放大電路主要解決的問題是：三極管通常工作在大信號(hào)狀態(tài)，使管子特性曲線的非線性問題充分的體現(xiàn)暴露出來。一般來說，功率放大電路輸出波形的非線性失真比小信號(hào)放大電路要嚴(yán)重的多;

分析：

當(dāng)輸入正弦電壓在正半周期時(shí)，Q1導(dǎo)通Q2截止，電流從VCC流過C1電容和負(fù)載;

當(dāng)在負(fù)半周期時(shí)，Q1截止Q2導(dǎo)通，大電容C2給Q2供電，電流從C2流至Q2再流過負(fù)載回到電容負(fù)極;

這種電路存在一個(gè)很大的缺點(diǎn)是當(dāng)輸入電壓的幅度小于三極管的導(dǎo)通電壓時(shí)，三極管均截止，使波形失真，這種失真成為交越失真;

OCL電路省去了大電容，改善了低頻相應(yīng)，但其兩個(gè)三極管的發(fā)射極直接連到負(fù)載電阻上，如果靜態(tài)工作點(diǎn)或元器件損壞，將造成較大的電流到負(fù)載，造成電路損壞，常常在負(fù)載回路增加熔斷保險(xiǎn)絲;

對(duì)于提供給功率三極管基極的推動(dòng)電流較大，可以采用復(fù)合管的方式解決;

功率放大電路用途詳解

放大器有交流放大器和直流放大器。交流放大器又可按頻率分為低頻、中源和高頻;接輸出信號(hào)強(qiáng)弱分成電壓放大、功率放大等。此外還有用集成運(yùn)算放大器和特殊晶體管作器件的放大器。它是電子電路中最復(fù)雜多變的電路。但初學(xué)者經(jīng)常遇到的也只是少數(shù)幾種較為典型的放大電路。

讀放大電路圖時(shí)也還是按照“逐級(jí)分解、抓住關(guān)鍵、細(xì)致分析、全面綜合”的原則和步驟進(jìn)行。首先把整個(gè)放大電路按輸入、輸出逐級(jí)分開，然后逐級(jí)抓住關(guān)鍵進(jìn)行分析弄通原理。放大電路有它本身的特點(diǎn)：一是有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種工作狀態(tài)，所以有時(shí)往往要畫出它的直流通路和交流通路才能進(jìn)行分析;二是電路往往加有負(fù)反饋，這種反饋有時(shí)在本級(jí)內(nèi)，有時(shí)是從后級(jí)反饋到前級(jí)，所以在分析這一級(jí)時(shí)還要能“瞻前顧后”。在弄通每一級(jí)的原理之后就可以把整個(gè)電路串通起來進(jìn)行全面綜合。

下面我們介紹幾種常見的放大電路：

低頻電壓放大器

低頻電壓放大器是指工作頻率在20赫～20千赫之間、輸出要求有一定電壓值而不要求很強(qiáng)的電流的放大器。

(1)共發(fā)射極放大電路

圖1(a)是共發(fā)射極放大電路。C1是輸入電容，C2是輸出電容，三極管VT就是起放大作用的器件，RB是基極偏置電阻，RC是集電極負(fù)載電阻。1、3端是輸入，2、3端是輸出。3端是公共點(diǎn)，通常是接地的，也稱“地”端。靜態(tài)時(shí)的直流通路見圖1(b)，動(dòng)態(tài)時(shí)交流通路見圖1(c)。電路的特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)從十幾到一百多，輸出電壓的相位和輸入電壓是相反的，性能不夠穩(wěn)定，可用于一般場合。

(2)分壓式偏置共發(fā)射極放大電路

圖2比圖1多用3個(gè)元件。基極電壓是由RB1和RB2分壓取得的，所以稱為分壓偏置。發(fā)射極中增加電阻RE和電容CE，CE稱交流旁路電容，對(duì)交流是短路的;RE則有直流負(fù)反饋?zhàn)饔谩Ｋ^反饋是指把輸出的變化通過某種方式送到輸入端，作為輸入的一部分。如果送回部分和原來的輸入部分是相減的，就是負(fù)反饋。圖中基極真正的輸入電壓是RB2上電壓和RE上電壓的差值，所以是負(fù)反饋。由于采取了上面兩個(gè)措施，使電路工作穩(wěn)定性能提高，是應(yīng)用最廣的放大電路。

(3)射極輸出器

圖3(a)是一個(gè)射極輸出器。它的輸出電壓是從射極輸出的。圖3(b)是它的交流通路圖，可以看到它是共集電極放大電路。

這個(gè)圖中，晶體管真正的輸入是Vi和Vo的差值，所以這是一個(gè)交流負(fù)反饋很深的電路。由于很深的負(fù)反饋，這個(gè)電路的特點(diǎn)是：電壓放大倍數(shù)小于1而接近1，輸出電壓和輸入電壓同相，輸入阻抗高輸出阻抗低，失真小，頻帶寬，工作穩(wěn)定。它經(jīng)常被用作放大器的輸入級(jí)、輸出級(jí)或作阻抗匹配之用。

(4)低頻放大器的耦合

一個(gè)放大器通常有好幾級(jí)，級(jí)與級(jí)之間的聯(lián)系就稱為耦合。放大器的級(jí)間耦合方式有三種：①RC耦合，見圖4(a)。優(yōu)點(diǎn)是簡單、成本低。但性能不是最佳。②變壓器耦合，見圖4(b)。優(yōu)點(diǎn)是阻抗匹配好、輸出功率和效率高，但變壓器制作比較麻煩。③直接耦合，見圖4(c)。優(yōu)點(diǎn)是頻帶寬，可作直流放大器使用，但前后級(jí)工作有牽制，穩(wěn)定性差，設(shè)計(jì)制作較麻煩。

功率放大器

能把輸入信號(hào)放大并向負(fù)載提供足夠大的功率的放大器叫功率放大器。例如收音機(jī)的末級(jí)放大器就是功率放大器。

(1)甲類單管功率放大器

圖5是單管功率放大器，C1是輸入電容，T是輸出變壓器。它的集電極負(fù)載電阻Ri′是將負(fù)載電阻RL通過變壓器匝數(shù)比折算過來的：

RC′=(N1N2)2RL=N2RL

負(fù)載電阻是低阻抗的揚(yáng)聲器，用變壓器可以起阻抗變換作用，使負(fù)載得到較大的功率。

這個(gè)電路不管有沒有輸入信號(hào)，晶體管始終處于導(dǎo)通狀

，靜態(tài)電流比較大，困此集電極損耗較大，效率不高，大約只有35%。這種工作狀態(tài)被稱為甲類工作狀態(tài)。這種電路一般用在功率不太大的場合，它的輸入方式可以是變壓器耦合也可以是RC耦合。

(2)乙類推挽功率放大器

圖6是常用的乙類推挽功率放大電路。它由兩個(gè)特性相同的晶體管組成對(duì)稱電路，在沒有輸入信號(hào)時(shí)，每個(gè)管子都處于截止?fàn)顟B(tài)，靜態(tài)電流幾乎是零，只有在有信號(hào)輸入時(shí)管子才導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為乙類工作狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)是正弦波時(shí)，正半周時(shí)VT1導(dǎo)通VT2截止，負(fù)半周時(shí)VT2導(dǎo)通VT1截止。兩個(gè)管子交替出現(xiàn)的電流在輸出變壓器中合成，使負(fù)載上得到純正的正弦波。這種兩管交替工作的形式叫做推挽電路。

乙類推挽放大器的輸出功率較大，失真也小，效率也較高，一般可達(dá)60%。

(3)OTL功率放大器

目前廣泛應(yīng)用的無變壓器乙類推挽放大器，簡稱OTL電路，是一種性能很好的功率放大器。為了

易于說明，先介紹一個(gè)有輸入變壓器沒有輸出變壓器的OTL電路，如圖7。

這個(gè)電路使用兩個(gè)特性相同的晶體管，兩組偏置電阻和發(fā)射極電阻的阻值也相同。在靜態(tài)時(shí)，VT1、VT2流過的電流很小，電容C上充有對(duì)地為12Ec的直流電壓。在有輸入信號(hào)時(shí)，正半周時(shí)VT1導(dǎo)通，VT2截止，集電極電流ic1方向如圖所示，負(fù)載RL上得到放大了的正半周輸出信號(hào)。負(fù)半周時(shí)VT1截止，VT2導(dǎo)通，集電極電流ic2的方向如圖所示，RL上得到放大了的負(fù)半周輸出信號(hào)。這個(gè)電路的關(guān)鍵元件是電容器C，它上面的電壓就相當(dāng)于VT2的供電電壓。

以這個(gè)電路為基礎(chǔ)，還有用三極管倒相的不用輸入變壓器的真正OTL電路，用PNP管和NPN管組成的互補(bǔ)對(duì)稱式OTL電路，以及最新的橋接推挽功率放大器，簡稱BTL電路等等。

直流放大器

能夠放大直流信號(hào)或變化很緩慢的信號(hào)的電路稱為直流放大電路或直流放大器。測量和控制方面常用到這種放大器。