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第3章
多级放大电路
差分放大电路
功率放大电路
3.1 多级放大电路
3.2 差分放大电路的分析
3.3 功率放大电路
返回目录
3.1 多级放大电路
3.1.1 多级放大电路组成及耦合方式
3.1.2 阻容耦合多级放大电路
3.1.3 直接耦合多级放大电路
返回首页
2 耦合形式
3.1.1多级放大电路的组成及耦合方式
1 组成
1 组成
第
一
级
第
二
级
第
n-1
级
第
n
级
RL
输入级
中间级
输出级
(末级)
前置级(放大电压)
放大功率
耦合——两单级放大电路间的连接
耦合电路——实现两单级放大电路间连接
的电路
对耦合电路的要求:
 耦合电路能保证各级有合适的静态工作点。
 耦合电路能保证不引起失真。
 尽量减小信号在耦合电路上的损失。
2 耦合形式
多级放大电路的连接,产生了单元电路间的级联
问题,即耦合问题。放大电路的级间耦合必须要保证
信号的传输,并且必须保证各级的静态工作点正确。
耦合电路采用直接连接或电阻连接,
不采用电抗性元件。
级间采用电容或变压器耦合。
电抗性元件耦合,只能传输交流信号,
但漂移信号和低频信号不能通过。
直接耦合电路可传输低频甚至直流信号,因而
缓慢变化的漂移信号也可以通过直接耦合放大电路。
直接耦合
电抗性元件耦合
根据输入信号的性质,就可决定级间耦合电路的形式。
(c)变压器耦合
SR
1BR
CR


1C
2C
Se
BR
2ER
LR

3C
ou
CCV
1ER
2BR
iu
EC
+
-
+
-
+
-
1BR 1CR
iu
2CR
LR
CCV
ou
2BR +
-
+
-
SR
BR

1C
Se
CCV
LR
+
-
(a)阻容耦合
(b)直接耦合
三种耦合电路
阻容耦合的特点
各级静态工作点不互相影响
不能集成。
不能传送直流、变化缓慢的信号。
SR
1BR
CR


1C
2C
Se
BR
2ER
LR

3C
ou
CCV
1ER
2BR
iu
EC
+
-
+
-
+
-
变压器耦合的特点
不能传送直流、变化缓慢或高频信号。另变压器需
用有色金属和磁性材料,体积大,成本高。
传递电压的同时,还可进行
电压、电流和阻抗变换
各级静态工作点不互相影响
不能集成。
SR
BR

1C
Se
CCV
LR
+
-
直接耦合的特点
各级静态工作点互相影响
产生零点漂移。
可放大直流和变化缓慢的信号。
便于集成。
1BR 1CR
iu
2CR
LR
CCV
ou
2BR +
-
+
-
零点漂移
零点漂移
是三极管的静态工作点随时间而逐渐偏离原有静
态值的现象。产生零点漂移的主要原因是温度的
影响,所以有时也用温度漂移或时间漂移来表示。
工作点参数的变化往往由相应的指标来衡量。
一般将在一定时间内,或一定温度变化
范围内的输出级工作点的变化值除以放大倍数,
即将输出级的漂移值归算到输入级来表示的。
例如 V/C 或 V/min 。
返回
阻容耦合多级放大电路的结构特点
两极之间用电容耦合。前
级的输出电压是通过耦合
电容C和后级的输入电阻耦
合到后级的。故叫阻容耦
合
耦合电容C很
大,起通交隔
直的作用
3.1.2 阻容耦合多级放大电路
第二极第一极
C
2Ri2iu ou
+
-
+
-
iu o1u
+
-
+
-
• 阻容耦合多级放大电路的分析
静态分析
两级电路分别分析,相当
于分析两个单级电路
动态分析
总电压放大电路的放大倍数
总输入电阻 1RR ii  总输出电阻 2RR oo 
2u1u
21
12
1
1
u
uu
uu
uu
uu
u
u
AAA
ii
oo
oi
oo
i
o

第二极第一极
C
2Ri2iu ou
+
-
+
-
iu o1u
+
-
+
-
在求分立元件多级放大电路的动态参数时可将电路
作两种等效。
是将后一级的输入
电阻作为前一级的负载考
虑,即将第二级的输入电
阻等效为第一级的负载电
阻RL1=Ri2。
第二极第一极
C
2Ri
iu ou LR
1uA 2uA
+
-
+
-
第一极iu
1uA
2Ri
+
-
第1种等效
将后一级与前一级
开路,前一级的输
出电阻等效为后一
级的信号源内阻。
第二极第一极
C
1RO
iu ou LR
1uA 2uA
+
-
+
-
第二极
1RO
ou LR
2uA
+
-Au1ui
第2种等效
例:电路如图,问第一级的交流负载电阻是多少?第二
级的信号源内阻是多少?设:β1=β2=50,rbe1=rbe2 =
1.2kΩ,求两个管子的总的电压放大倍数,输入电阻,
输出电阻。
PNP管的
微变等效
电路与
NPN管的
完全相同
iu
ouLR
k1.5
3ER
k1
2CR
k1.5
k8.1
4BR
3BR
k5.7
15
k5.1
k3.3
k3.3
k10
1BR
2BR
1CR
1ER
2ER
F10 F10
F10
F10
F10
CCV
V12
+
-
+
-
iv
ovLR
k1.5
3ER
k1
2CR
k1.5
k8.1
4BR
3BR
k5.7
15
k5.1
k3.3
k3.3
k10
1BR
2BR
1CR
1ER
2ER
F10 F10
F10
F10
F10
CCV
V12第一级的交流负载电阻就等于第二级的输入电阻
Ri2=RB3||RB4||rbe2=657Ω
第二级的信号源电阻就等于第一级的输出电阻 Ro1=Rc1=3.3kΩ
106β
2
2
22u 
be
LC
r
R||R
A
822
β1
R
β
11
21
11u .
R)(r
||R
A
Ebe
iC



824162u1uu .AAA 
ou2BR
iu
1ber
1bi 11 bi
1BR
1ER
3BR
2ber
2bi 22 bi
2CR
1CR
4BR
LR
+
-
+
-
Ri2
Ro1
   Ω1k1Rβ1r//RRR E1be12B1Bi .// 
ou2BR
iu
1ber
1bi 11 bi
1BR
1ER
3BR
2ber
2bi 22 bi
2CR
1CR
4BR
LR
+
-
+
-
Ω5.1kRR Co 
例:电路如图,设:β1=β2=50,rbb’=300Ω ,1、计算各级
静态工作点;设UBE=0.6V。2、画微变等效电路。3、求
两个管子的总的电压放大倍数,输入电阻,输出电阻。
SR
1BR
CR


1C
2C
Se
BR
2ER
LR

3C
ou
CCV
V12
K130
K4
K.51
1ER
2BR
K30
K20
K4
K4
iu
EC
+
-
+
-
+
-
• 解
VRRIVV
A
I
I
II
mA
R
VV
I
V
RR
R
V
ECCCCCE
C
B
EC
E
BEB
E
CC
BB
B
B
6.3)(
21
05.1
8.4
1
1
1
11
1
1
12
2











第一级:
VRIV
mAII
A
RR
I
ECCCCE
BC
EB
BE
B
6U
2β
μ40
β1
U12
222
22
2
2
2






)(
第二级:
1、静态分析
SR
1BR
CR


1C
2C
Se
BR
2ER LR

3C
ou
CCV
V12
K130
K4 K.51
1ER
2BR
K30
K20
K4
K4
iu
EC
+
-
+
-
+
-
动
态
分
析
2ber
1bi
11 bi
1BR 2BR
1ber
CR BR
2ER LR
2bi
22 bi
ou
iu
+
-
+
-
SR
1BR CR


1C
2C
Se
BR
2ER
LR
 3C
ov
CCV
V12
K130
K4
K5.1
1ER
2BR
K30
K20
K4
K4
iv
 
 
980
β1
β1
Ω960
26
β1300
Ω11
26
β1300
22
22
2u
2
22
1
11
.
R||Rr
R||R
A
K.
I
)(r
K.
I
)(r
LEbe
LE
C
be
C
be






 
180
180
Rβ
β1R
2u1uu
1
212
1u
222



AAA
r
||R
A
R||R)(r||R
be
ic
LEbeBi
Ω97
β1
R
R
Ω1R
2
12
2
11
121






BObe
Eo
Co
beBBi
R||rr
||R
R
kr||R||R
2ber
1bi
1bi
1BR 2BR
1ber
1CR BR
2ER LR
2bi
2bi
ou
iu
+
-
+
-
返回
3.1.3 直接耦合放大电路
1 直接耦合放大电路存在的问题及其解决办法
2 直接耦合放大电路的分析
1、 直接耦合放大电路存在的问题
及其解决办法
• 前级与后级静态工作点相互影响
第一级:UCE1= UBE2=0.6V
Q1接近饱和区
第二级 1
2
2
U
C
C
BECC
B I
R
V
I 


IB2很大,Q2进入了饱和区,
且深度饱和。
所以,两管均不能正常工作
1BR 1CR
iu
2CR
LR
CCV
ou
2BR
1UCE
2UCE +
-
+
-
+
-
+
-
1BR 1CR
iu
2CR
LR
CCV
ou
2BR
1UCE
2UCE +
-
+
-
+
-
+
-
2ER
解决办法
在第二级加射极电阻
RE会使第二级集
电极的静态电位
提高,使级数受
限
RE会使第二级放
大倍数下降
用稳压管代替电阻,
其交流电阻小,直流
电阻大
I
V
I
V0
1BR 1CR
iu
2CR
LR
CCV
ou
2BR
1UCE
2UCE
ZD
+
-
+
-
+
-
+
-
1BR 1CR
iu
2CR
LR
CCV
ou
2BR
1UCE
2UCE +
-
+
-
+
-
+
-
2ER
PNP和NPN管交替使用,实现电平移动,
可解决级数受限的问题
2CR
2ER
CCV
1BR
1CR
1ER2BR
T1
T2
iu ou
• 零点漂移是直接耦合
放大电路存在的主要问题
3 采用差动放大电路
解决办法
1 采用恒温措施
2 采用调制和解调的方法,用阻容耦合多级放
大电路来放大直流信号或低频信号
2直接耦合两级放大电路的分析
1BR 1CR
iu
2CR
LR
CCV
ou
2BR
1CEV
2CEV
ER
+
-+
-
静态分析
画出ui=0时的直流等效电路
2
1
1
1
211
UU
B
BE
B
BECC
B
RR
V
III 


CBCCCCE R)II(U 211U 
CCECBECBC VRIUR)II(  222121
解方程组可求得UCE1和IB2
动态分析方法与阻容耦合相同
直流等效电路
1BR
1CR
2CR
LR
CCV
ou
2BR
ER2I
1I 1CI
2BI
+
-
例:β1= β2=100,两管子
的rbb’相等,均为300Ω
(1)求静态工作点
A3.9
1
1
1





EQ
I
BQ
I
V748793012
=U e1c1CQ1cce1BQ1CQ1c1CQ1CCCEQ1
...
)RR(IVR)II(RIV


CC
V
b
R
b
R
b
R
V
21
2
B1


mA930
1
U
1
EQ1 .
e
R
BEB
V
I 


mA04.19.3/04.4
9.3/)96.712(/)( e2E2CCCQ2EQ2

 RVVII
V47.43.404.1c2CQ2C2  RIV
V96770267UBE2B2E2 ...VV 
V45.3
96.747.4
E2C2CEQ2


 VVV
(2)动态分析
先计算三极管的输入电阻
Ωk82Ω
041
26
101300
mA)
mV)26
β1=
Ωk13Ω
930
26
101003
mA)
mV)26
β1=
E2
bb'be2
E1
bb'be1
.
.(I
(
)(rr
.
.(I
(
)(rr


电压放大倍数
6153
82
34100β
=
be2
Lc2
u2 .
.
.
r
)R//R(
A 


2BR
iu
ou
1ber
1bi
1bi
1BR 1CR
2ber
2bi
2bi
2CR
+
-
+
-
89556153358u2u1u  ).(.AAA
  358
13
8215100β
=
be1
i2c1
u1 .
.
.//.
r
)R//R(
A 


be2i2 rR 
Ri =Rbe1 // RB1 // RB2 =3.1//51//20
=3.1//14.4=2.55 k
Ro =Rc2 =4.3 k
返回
2BR
iu
ou
1ber
1bi
1bi
1BR 1CR
2ber
2bi
2bi
2CR
+
-
+
-
3.2 差动放大电路
返回
1 原理电路
2 典型的差动放大电路——长尾电路
3 恒流源差动放大电路
1 原理电路
1) 结构特点
2)对零点漂移的抑制作用
3)对信号的作用
4)共模抑制比
5)原理电路存在的问题
• 两半电路完全对称
• 有两个输入端,两个输出端
1)结构特点:
1 原理电路
CR CCV
1ui
ou
CR 2BR
1BR
2ui
1BR
1uo 2uo
2BR
21
3 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
2) 对零点漂移的抑制作用
T℃
IC1
IC2
UO1
UO2
∵对称
⊿IC1= ⊿IC2
⊿VC1= ⊿VC2
⊿UO=
⊿UO1 - ⊿UO2
=0
对零点漂
移有抑
制作用
差放对零漂的抑制动画
CR CCV
1ui
ou
CR 2BR
1BR
2ui
1BR
1uo 2uo
2BR
21
3 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
3)对信号的作用
输入信号加在1端和2端
有三种输入方式
⑴差模信号输入:ui1=-ui2,即ui1和
ui2为大小相等,相位相反的一对信号。
ib1
ib2
ic1
ic2
uo1
ui2<0
ui1>0
uo2
uo=uo1- uo2 ≠0
 差模电压放大倍数
1u
1
1
21
21
21 u2
u2
uu
uu
uu
u
AA
i
o
ii
oo
ii
o
d 





差模电压放大倍数等于单管电压放大倍数,
说明用了两倍的电路并没有提高电压放大倍数
CR CCV
1ui
ou
CR 2BR
1BR
2ui
1BR
1uo 2uo
2BR
21
3 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
ui1=ui2,即ui1和ui2为大小相等,
相位相同的一对信号。
ib1
ic1 uo1
ui2>0
ui1>0
uo=uo1- uo2 =0
 共模电压放大倍数
0
u
u
1

i
o
cA
ib2 ic2
uo2
对共模电压放大倍数抑制
(2)对共模信号输入:
CR CCV
1ui
ou
CR 2BR
1BR
2ui
1BR
1uo 2uo
2BR
21
3 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
(3)比较输入信号:ui1≠ui2
2
uu
2
uu
u 2121
1
iiii
i









 



2
uu
2
uu
u 2121
2
iiii
i
共模
信号
差模
信号
差模信号共模信号动画
4)共模抑制比
C
d
CMRR
A
A
K 
理想:KCMRR→∞
)(||lg20 dB
A
A
K
C
d
CMR 
5)原理电路存在的问题
•静态没有调零
•每个管子的漂移没有被抑制
CR CCV
1ui
ou
CR 2BR
1BR
2ui
1BR
1uo 2uo
2BR
21
3 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
CR CCV
1ui
ou
CR
1BR
2ui
1BR
1uo 2uo 21
3 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
WR
ER
EEV
2 典型的差动放大电路——长尾电路
(1)增加元件的作用
(2) 长尾电路的分析
CR CCV
1ui
ou
CR
1BR
2ui
1BR
1uo 2uo 21
3 4
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
WR
ER
EEV
(1)增加元
件的作用
对共模信号有很强的负反馈作用,对差模信号短路
ER
WR1ci 2ci
1ci 2ci
对共模信号
调零电位器,
使vi=0时vo=0
共模反馈电阻,
能区别对待共模
和差模信号
ER
WR1ci 2ci
1ci 2ci
对差模信号
提供RE上的
直流压降,
保证VE≈0
(2) 长尾电路的分析
① 差分放大电路的4种输入输出方式
② 长尾电路静态计算
③ 长尾电路的差模动态计算
•差分放大电路的输入方式
信号的输入方式:若信号加到1端和2端之间,称为双端输入
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
1uo 2uo 21
3 4
+
-
+
-
+
-
+ -
WR
ER
EEV
①差分放大电路的4种输入输出方式
信号仅从一个输入端和地之间加入,另一端接地,
称为单端输入。
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
1uo 2uo 21
3 4
+
-
+
-
+
-
+ -
WR
ER
EEV
差分放大电路有两个输出
端,一个是集电极C1,另
一个是集电极C2。
从C1(3端)和C2(4端)之间输出称为双端输出,
•差分放大电路的输出方式
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+ -
WR
ER
EEV
同相输入端----输出信号一定时,输入信号与输出信号
极性相同的那个输入端。
反之,为反之为反相输入端。
仅从集电极C1或C2 对地输出,另一端开路,称为单端
输出。
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+
-
WR
ER
EEV
ECCE1 =U VV 
EB1
BE
B1
2β1
U
R)(R
V
I EE



② 长尾电路
的静态计算
CR
1BR
1
2/WR
CCV
EEV
ER2
1T
BC1 = II 
由IB的计算式可知,RE对一半差分电路
而言,只有2RE 才能获得相同的电压降。
双端输出时
画出半边电路的直
流等效电路
cCCCC1 = RIVV  EEECE1 2= VRIV 
BERIV U= BBE1 另:
思考:接入负载后,静态工作点有无变化?
0V)2R/2(RIRI EEEWC1BEB1B1  U
T2管的静态工作点与T1管的相同
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+ -
WR
ER
EEV
单端输出时
画半边电路的直流
等效电路
CR
1BR
1
2
WR
CCV
EEV
ER2
LR
1CV
1T
CR
1BR
2
2
WR
CCV
EEV
ER2
2T
EB1
BE
2B1
2β1
U
R)(R
V
II EE
B



B1C1 = III C2 
1BB12E1 U= BEE RIVV 
L
C
C
C
CC
R
V
I
R
VV 1
1
C1


可求出VC1
11CE1U EC VV 
CC22 = RIVV CCC 
22CE2U EC VV 
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+
-
WR
ER
EEV
③长尾电路的差模动态计算
差分放大电路的差模工作状态分为四种:
1. 双端输入、双端输出(双----双)
2. 双端输入、单端输出(双----单)
3. 单端输入、双端输出(单----双)
4. 单端输入、单端输出(单----单)
主要讨论的问题有:
差模电压放大倍数
差模输入电阻
输出电阻
1u
21
21
uu
uu
u
u
AA
ii
oo
i
o
d 



这种方式适用于双端
输入,输出均不接地
的情况。
a 双端输入
双端输出
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
1uo 21
3 4
ER
EEV
WR+
-
+
-
+
-o2u
-+
差模输入电阻 1R2R idi 
输出电阻 1R2R oo 
差模电压放大倍数
2
u
u 1
i
i 
2
2
i
i
u
u 
2β1
β
1 /R)(rR
R
A
WbeB
c
d


1uAAd   2β12R 1 /R)(rR WbeBid 
差模输入电阻
差模电压放大倍数
输出电阻
Coo R2R2R 1 
1BR
CR
ber
bi bi1 3
1ui 1uo
2
WR
+
-
+
-
半边电路的微变等效电路
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
1uo 21
3 4
ER
EEV
WR+
-
+
-
+
-o2u
-+
• 差模信号输入时,RE上的交流信号抵消,虽然RE上
没并联电容,但对交流信号仍短路。
• 差模电压放大倍数=单管的电压放大倍数。
• RB影响电压放大倍数
• 外接负载时,负载分到每个管子的输出端为RL/2
2/)1(
2
//
be1
c
WB
L
d
RrR
R
R
A




说明
1BR
CR
ber
bi bi1 3
1ui 1uo
2
WR
+
-
+
-
2
LRCR CCV
iu
ou CR
1BR 1BR
21
ER
EEV
WR+
-
-+
LR
u2
2
2
1
2
d
2
1
uu
u
uu
u
u
u
2
2
A
A
i
i
i
o
i
o
i
o





CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+
-
WR
ER
EEV
1u
1
1
d
2
1
uu
u
u
u
2
A
A
ii
o
i
o



b 双端输入
单端输出
这种方式适用于将
差模信号转换为单
端输出的信号。
双端输入单端输出因只利
用了一个集电极输出的变化量,
所以它的差模电压放大倍数是
双端输出的二分之一。
若从3端输出
若从4端输出
 2β12R 1 /R)(rR WbeBid 
输出电阻
差模电压放大倍数
差模输入电阻
]/R)(rR[
)R//R(
AA
WbeB
LC
2β12
β
2
1
1
1ud

 C1oo RRR 
1BR
CR
ber
bi bi1 3
1ui
1uoLR
2
WR
+
-
+
-
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+
-
WR
ER
EEV
1 RL对静态工作点有影响。
2 差模电压放大倍数=单管的电压放大倍数的一半。
3 Ad可正可负:
若信号从3端输出,则1端为反相输入端,2端为同相输入端。
若信号从4端输出,则2端为反相输入端,1端为同相输入端。
4 单端输出时,只靠射极电阻RE来抑制零漂,两管零漂互相补偿
的作用消失,故其零漂较大,共模电压放大倍数较大
)R)((rR
R||R
)/RR)((rR
R||R
A
EbeB
LC
WEbeB
LC
i
o
2β1
β
22β1
β
u
u
11
C






CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
2
1
3 4
ER
EEV
WR
LR
+
-
+
-
1BR
CR
ber
bi bi1 3
iu ouLR
ER2
2/WR
+
-
+
-
说明
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+ -
WR
ER
EEV
c 单端输入
双端输出
单端输入信号可以转
换为双端输入
2β1
2
β
1 /R)(rR
)
R
//R(
A
WbeB
L
c
d


这种方式用于将单端信号转
换成双端差分信号, 可用于
输出负载不接地的情况。
ui1 = -ui2 = ui /2
单端输入双端输出与
双端输入双端输出结
果一样
Cbe Rr 2 2β12R 1 /R)(rR WbeBid 
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
ER
EEV
WR
2
ui
2
ui

+
-
+ -
 
 be1
Lc
d
2
//
rR
RR
A
B 


d 单端输入单端输出
单端输入单端输出与
双端输入单端输出一
样Co R 10 RR
 beBid rR  12R
CR CCV
iu
ou
CR
1BR 1BR
21
3 4
+
-
+
-
WR
ER
EEV
3 恒流源差动放大电路
1 问题的提出
C
d
CMRR
A
A
K 
提高共模抑制比,有两个途径,一是增大差模电压放大倍
数,一是减小共模电压放大倍数,为了提高共模抑制比应加
大Re 。但Re加大后,为保证工作点不变,必须提高负电源,
这是不经济的。能否找到一个器件交流电阻大,直流电阻小?
I
Q
UUQ
IQ
⊿U
⊿I
I
V
R 

I
r
Δ
UΔ
直流电阻
交流电阻
用恒流源T3来代
替RE 。恒流源
动态电阻大,可
提高共模抑制比。
同时恒流源的管
压降只有几伏,
可不必提高负电
源之值。这种电
路称为恒流源差
分放大电路,电
路如图。
• 利用三极管CE两端的恒流特性代替RE
CR
LR
CCV
CR
EEV
BRBR
ER
1BR
2BR
A
B
iu
ov
1T 2T
3T
+
-
电路分析
• 静态分析:从T3开
始
)VV(
RR
R
EECC
BB
B
AB 


21
2
U
3
3
3
UU
C
E
BEAB
E I
R
I 


2
3
21
C
EE
I
II 
BBBECCCCCECE RIRIV 121 UUU 
•动态分析与长尾电路一样,即增加的元件不影响动态参数
CR
LR
CCVCR
EEV
BRBR
ER
1BR
2BR
A
B
iu
ou
+
-
+ -
CCCCCC RIVVV  21
BBBEEE RIVV 121 U 
CR
LR
CCV
CR
EEV
BRBR
ER
1BR
2BR
A
B
iu
ov
+
-
CR
LR
CCVCR
EEV
BRBR
ZD
1BR
ER
A
B
iu
ov
+
-
返回
3.3.1 概述
3.3.2 变压器耦合功率放大电路
3.3.3 无输出变压器 乙类互补功率放大电路
------(OTL电路)
3.3.4 无输出电容乙类互补功率放大电路
------(OCL电路)
3.3.5 复合管
3.3.6 功放电路的分析计算
返回
2、效率要高:放大电路输出给负载的功率是由直流电源
提供的,若效率不高,则能量浪费,管子温度升高,
减短管子的寿命,放大电路的效率用η表示,为:
η=POMAX/PE,其中POMAX为最大输出功率,等于输出电压
和输出电流有效值的乘积,PE为电源提供的功率
多级放大电路的末级是功率放大电路,功率放大电路
是一种以输出较大功率为目的的放大电路。该电路应
达到的基本要求:
一、基本要求
1、为了获得尽可能大的输出功率,必须使 输出信号
电压和电流都要大;三极管工作在极限状态,要选用
功率管,放大电路的输出电阻与负载匹配
3.3.1 概述
4、要考虑管子的散热
3、尽量减小非线性失真
二、功放的工作状态
三极管根据导通时间可分为如下三个状态,
甲类-------三极管360°导电;
甲乙类----三极管180°~360°导电
乙类-------三极管180°导电
甲乙类180°~360°导电
乙类180°导电
图4.01 三极管的工作状态
甲类360°导电
2、乙类、甲乙类:静态工作点设
在截止区或在交流负载线的下半
部分,信号出现了部分失真。
IC
UCE
Q1
Q2
1、甲类:静态工作点大致在交流负载线的中点,甲类放大的效
率不高,理论上不超过25%。
无论有无信号输入,电源都
提供功率PE=VCCIC ,要提高
效率,减小电源提供的功率,
即Q下移。
Q
IC
UCE
功率放大电路必须考虑效率问题。为了降低静态时的
工作电流,三极管从甲类工作状态改为乙类或甲乙类
工作状态。此时虽降低了静态工作电流,但又产生了
失真问题。如果不能解决
乙类状态下的失真问题,
乙类工作状态在功率放大
电路中就不能采用。推挽
电路和互补对称电路较好
地解决了乙类工作状态下
的失真问题。
IC
UCE
Q1
Q2
返回
3.3.2 变压器耦合功率放大电路
2
3
4
5
2 4 860
1
10 uCE(V)
iC(mA)
iB=80μA
60μA
20μA
40μA
t
uCE(V)
iC(mA)
t
Q
RL选择适当,
可得最大不失
真输出电压和
电流
iu
ouLR
CCV
CR
2C
BR
1C+
-
+
-
RL选择很重要,实际RL都偏小要得到合适RL,就需
要进行阻抗匹配,变压器可实现。
L
'
L R)
N
N
(R  2
2
1
通过调N1、N2来选出最佳的RL
’
工作在甲类效率低,变压器体积
大,低频响应差,不能集成
BR
CCV
LR
'LR
1N 2N
返回
3.3.3 无输出变压器乙类互补功
率放大电路(OTL电路)
1 利用射极输出器实现阻抗匹配
2 乙类互补功率放大电路(OTL电路)
1 利用射极输出器实现阻抗匹配
 
Lbe
LbeBL
Rr
RrRR
)1(
)1(||
'




可通过选取β
来
得到最优负载
CCV
LR
BR
'LR
ou
+
-
2 乙类互补功率放大电路(OTL)
乙类互补功率放大
电路如图所示。
它 由 一 对 NPN、
PNP特性相同的互
补三极管组成。
这种电路也称为
OTL互补功率放大
电路。
(1)电路组成
LR
CCV
C
iu
ou
+
- +
-
(2)工作原理
动态时,当输入信号处于正半周时,T1
导通,T2截止,ie1流过负载,产生uo,
同时对电容充电。
当输入信号为负半周时,T1截止,T2导
通,电容放电,产生电流ie2通过负载RL
,按图中方向由下到上,与假设正方向
相反。
静态时,VB = VA = VCC /2 ,T1、T2截止,
即处于乙类工作状态,电容两端的电压为
VCC /2
于是两个三极管一个正半周,一个负
半周轮流导电,在负载上将正半周和
负半周合成在一起,得到一个完整的
不失真波形。 动画17-4 OTL电路
LR
CCV
C
iu
ou
+
- +
-
VA
VB
严格说,输入信号很小时,达不到三极管的开启电压,
三极管不导电。因此在正、负半周交替过零处会出现
一些非线性失真,这个失真称为交越失真。如图所示。
交越失真
如何克服
交越失真呢?
动画17-1交越失真
动画17-3交越失真
实验波形
为解决交越失真,可给三极管稍稍加一点偏置,使之工作在甲
乙类。此时的互补功率放大电路如图所示。
(a)利用二极管提供偏置电压 (b)利用三极管恒压源提供偏置
LR
CCV
C
iu
ou
+
- +
-
返回
3.3.4 无输出电容乙类互补功率放大电路
(OCL电路)
OTL电路存在的问题是:
•电路中的大电容,无法放大变化缓慢的信号。
•另外也无法集成。
引出无输出电容的
乙类互补功率放大
电路(OCL电路)
动画17-1 OCL电路
返回
LR
CCV
iu
ou
oi
CCV
1ci
+
-
+
-
3.3.5 复合管
复合管的特点
• 复合管的β是个管β1、 β2的乘积。
• 复合管的类型与第一管的类型相同。
• 复合管的输入电阻大,约为单管输入电阻的β
倍。
• 第一个管子用小功率管,第二个管子用大功率
管。则配对时,只需配第一个同类型的大功率管。
• 在功率放大电路中使用复合管时,要注意的问
题是:第二个管子的输入电流应与第一个管子的
输出电流一致。且每个复合管的发射结均能正偏。
返回
3.3.6 功放电路的分析计算
1 OTL电路的分析计算
(1)计算输出功率PO和最大不失真输
出功率POM
OOO IP U
UO和IO为输出电压和输出电流的有效值
OMOM
OMOM
O I
I
P U
2
1
22
U

最大不失真输出功率POM
L
CES
CC
L
OM
OMOMOm
R
)
V
(
R
IP
2
2 U
2
2
1U
2
1
U
2
1


0 CEu
Ci
Q
2
UCCCESU
OMU
CEu
t
LR
CCV
C
iu
ou
+
- +
-
VA
VB
(2)计算电源提供的功率PE
dtiV
T
P OCC
T
E 
0
1
dt
R
V
L
OCC u
π2
π
0

dt
R
tsinV
L
OMCC ωU
π2
π
0

L
OMCC
R
V U
π

最大不失真输出时
L
CES
CC
CC
E
R
)
V
(
V
P
U
2
π


0 CEu
Ci
Q
2
UCCCESU
OMU
CEu
t
LR
CCV
C
iu
ou
+
- +
-
VA
VB
(3)效率η
%
P
P
E
OM
100η  %
VCC
OM
100
2
Uπ
%
R
V
R
L
OMCC
L
OM
100
U
π
U
2
1
2

L
OM
OMOMOM
R
IP
2
U
2
1
U
2
1

L
OMCC
E
R
V
P
U
π

最大不失真输出时
L
CES
CC
CC
E
R
)
V
(
V
P
U
2
π


L
CES
CC
Om
R
)
V
(
P
2
U
2
2
1


%
V
)
V
(
CC
CES
CC
100
2
U
2
π
η 


2 OCL电路的分析计算
(1)计算输出功率PO和最大
不失真输出功率POM
OOO IP U
UO和IO为输出电压和输出电流的有效值
OMOM
OMOM
O I
I
P U
2
1
22
U

最大不失真输出电压波形
最大不失真输出功率POM
L
CESCC
L
OM
OMOMOm
R
)V(
R
IP
22
U
2
1U
2
1
U
2
1 

0 CEv
Q
CCVCESV
OMV
CEv
t
LR
CCV
iu
ou
oi
CCV
1ci
+
-
+
-
(2)计算电源提供的功率PE
0 CEu
Ci
Q
2
CCVCESU
OMU
1uCE
t
dtiV
T
P cCC
T
E 1
0
1
1

dt
R
V
L
OCC u
π2
π
0

dt
R
tsinV
L
OMCC ωU
π2
π
0

L
OMCC
R
V U
π

最大不失真输出时
L
CESCCCC
E
R
)V(V
P
U
π
2 

L
OMCC
E
R
V
P
U
π
2
总
LR
CCV
iu
ou
oi
CCV
1ci
+
-
+
-
(3)效率η
%
P
P
E
OM
100η 
总
%
VCC
OM
100
4
Uπ
%
R
V
R
L
OMCC
L
OM
100
U
π
2
U
2
1
2

L
OM
OMOMOM
R
IP
2
U
2
1
U
2
1

最大不失真输出时
L
CESCCCC
E
R
)V(V
P
U
π
2 
总
L
CESCC
Om
R
)V(
P
2
U
2
1 

%
V
)V(
CC
CESCC
100
4
Uπ
η 


L
OMCC
E
R
V
P
U
π
2总
例:在OTL和OCL电路中,VCC均为15V,RL=10Ω,
UCES=1V,分别求两电路最大不失真输出时的最大输出
功率、电源提供的功率、效率.
解:在OTL电路中,最大不失真
输出时最大输出功率为:
电源提供的功率和效率为:
W
R
)
V
(
P
L
CES
CC
Om 2
U
2
2
1
2



W
R
)
V
(
V
P
L
CES
CC
CC
E 3
U
2
π



%67%100 
E
OM
P
P

LR
CCV
iu
ou
oi C
+
-
+
-
LR
CCV
iu
ou
oi
CCV
+
- +
-
在OCL电路中,最大不失真
输出时最大输出功率为:
W.
R
)V(
P
L
CESCC
Om 89
U
2
1 2



电源提供的功率和效率为:
W.
R
)V(V
P
L
CESCCCC
E 413
U
π
2


总
%73%100 
总E
OM
P
P

第3章 结束
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