第二节 互补对称功率放大器
一、乙类互补对称功率放大电路
二、甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路
（一）电路的结构及工作原理
（二）分析计算
1.输出功率 Po
2.直流电源供给的功率 PV
3.效率 η
4.管耗 PT
5.功放管的选择
（一）电路的结构及工作原理
乙类放大电路虽然提高了效率，但存在严
重的失真，使输入信号的半个波被削掉了。实
用中把两个乙类功放电路合并起来，一只放大
正半周信号，另一只放大负半周信号，则在负
载上将这两个输出波形合在一起，便得到一个
完整的放大波形，这样既提高了效率，又消除
了失真，解决了效率和失真的矛盾，这就是乙
类互补对称功率放大器，其基本原理结构如图
4-2所示。
图 4-2
RL
VT1
t
uo
O
ui
图 4-2 基本乙类互补对称功率放大器
VT2
iC2
ui
+VCC1
-VCC2
iC1
O
TT/2
iC2
T t
O
tT
io
T/2
iC1
O
t
（二）分析计算
因为输出信号是两管共同作用的结果，流过
负载 RL的电流 io=iC1-iC2,iC1与 iC2方向相反，输出
电压 uo=ioRL。为了便于分析，将图 4-2所示 VT2
管的特性曲线倒置，与 VT1管的特性曲线连在一
起，并令二者在 Q 点，即 uCE=VCC处重合，形成
VT1和 VT2的所谓合成曲线，如图 4-3所示。这时
负载线通过 VCC点形成一条斜线，其斜率为 -1/RL。
假设输入的正弦信号有足够大的幅度，能驱使
工作点沿负载线在截止点与临界饱和点之间移
动，则 VT1,VT2管的工作状态及电流、电压波
形如图中所示。
图 4-3
图 4-3 图解法分析乙类互补对称电路
UCES
Ucem
io
uo O
2VCC
iC2
iC1
UCE1UCE2
VCC
Q
A
B
UCES
O
t
Icm
t
1.输出功率 Po
设输入输出信号均为正弦波, Uo,Io分别
为输出正弦交流电压和电流的有效值； Uom、
Iom分别为输出正弦交流电压和电流的幅值 。 根
据图 4-3所示的 io和 uo波形, 由定义可写出 Po的
表达式为
Lom
L
om
omom
omom
ooo RIR
UIUIUIUP ??????????? 22
2
1
2
1
2
1
22
当 输 入 信 号 足 够 大, 使
Uom=Ucem=VCC-UCES和 Iom=Icm时, 可获得最
大不失真输出功率为
L
C E SCC
L
c e m
cmc e mom R
UV
R
UIUP 22 )(
2
1
2
1
2
1 ????????
理想情况下
L
C E SCC
L
c e m
cmc e mom R
UV
R
U
IUP
22 )(
2
1
2
1
2
1 ?
???????
L
CC
om R
V
P
2
2
1 ??
2.直流电源供给的功率 PV
由于每个电源只提供半个周期的电
流, 所以当输出最大功率时, 电源提供
的总功率为
L
CC
L
om
CCcmCCcmCCV R
V
R
UVIVttdIVP
??????
? 2
0
222)(s i n2 12 ???????? ?
3.效率 η
理想情况下, 此电路的效率为
这个结果是在输入信号足够大, 忽略了晶体管饱
和压降 UCES的情况下得到的, 实际效率比这还要低 。
%5.784221
22
????
?
?
???
?
???
?
???
? ??? ?
?? L
CC
L
CC
V
om
R
V
R
V
P
P
4.管耗 PT
两只管子总的耗散功率 PT=PV-Po,且随信
号的幅度而变化 。 乙类互补对称功率放大器输出
功率最大时, 两管的总管耗为
LcmcmCComVT RIIVPPP ??????
2
2
12
?
两管最大管耗 PTm为
omomL
L
CC
L
CC
CCTm PPRR
V
R
VVP 4.042
2
122
2
2
?????
?
?
???
?
???
????
即每只管子的最大管耗为
是在输入理想正弦波条件下推导出来的，实际上最
大管耗还要大些。 4-7式表明，当输出功率约为（理想时）
最大不失真输出功率的 0.4倍时，管耗为最大。
omTmmTmT PPPP 2.02
1
21 ???
5.功放管的选择
由上分析可知, 若想得到最大输出功率, 功放管
的参数必须满足下列条件：
（ 1） 每只功放管最大允许管耗 PCM＞ 0.2Pom；
（ 2） 每只管子 c,e间反向击穿电压 |U(BR)CEO| ＞ 2VCC；
（ 3） 每只功放管最大允许集电极电流 ICM＞ Iom（ 或
VCC/RL） 。
二、甲乙类互补对称功率放大电路
（ 一 ） 乙类互补对称电路存在交越失真
（ 二 ） 基本甲乙类互补对称电路
（ 三 ） OTL甲乙类互补对称电路
（ 四 ） 准互补对称功率放大电路
（ 1）乙类互补对称电路存在 交越失真
乙类互补对称电路虽然失真小, 效率高, 但由于
功放管没有直流偏置, 静态时 IC=0,而晶体管的输入
特性存在死区电压 UBE(th)（ 硅管约为 0.5V,锗管约为 -
0.2V） 。 当输入信号 ui低于这个数值时, 两管截止, 负
载 RL上无电流流过, 出现一段死区 。 只有当 ui＞
|UBE(th)|以后, iB才有明显增长 。 这种现象称为交越失
真, 如图 4-4所示 。
（ 2）基本甲乙类互补对称电路
为了减小和消除交越失真，通常在两基极间加二
极管（或电阻或二极管与电阻串联），给 VT1和 VT2两
管提供一定的稍大于 UBE(th)的正向偏置，使两管有一适
当的静态电流，这样两管合成的特性就克服了输入特
性启始部分的非线性影响，从而消除了交越失真，这
就构成了甲乙类放大器。图 4-5所示为基本甲乙类互补
对称功率放大电路。
图 4-4、图 4-5
ui
uBE2
UBE(th)
图 4-4 乙类互补对称电路的交越失真
uBE1
O
ωt
ωt
O
O
io=iC1-iC2iC1
iC2
交越失真
UBE(th)
ui
VD2
R1
VD1
E
VT1
VT2 RL
R2
+VCC
-VCC
uo
图 4-5 基本甲乙类互补对称电路
例题 4-1
例题 4-1 在图 4-5所示功率放大器中, 设三极
管饱和压降 UCES=1V,ICEO=0,RL=16Ω, VCC=32V，
求：
（ 1） 电路的最大不失真输出功率 POm。
（ 2） 电路的效率 η。
（ 3） 单管最大管耗 PTm。
解 （ 1） 求电路的最大不失真输出功率, 在考虑管
子的饱和压降时, 电路的最大不失真输出电压幅
度为：
集电极电流最大幅度为：
15132212 ?????? C E SCCc e m UVU
94.01615 ???
L
c e m
cm R
UI
所以，电路的最大不失真输出功率为：
05.71594.012
2
1 ???????
cmcmOm UIP
（ 2） 求电路的效率 。
电源提供的功率为：
电路的效率为：
58.92 3294.0222 ?? ???? ?? CCcmV VIP
%6.7358.9 05.7 ???
V
Om
P
P?
（ 3）根据最大输出功率与最大管耗之间的关系，
可得到最大管耗为：
41.105.72.02.021 ????? OmmTmT PPP
（三） OTL甲乙类互补对称 电路
1.工作原理
2.典型电路分析
1.工作原理
图 4-6所示电路与上述电路（图 4-5）的不同之
处是，除了采用单电源（即将 VT2集电极接地）供
电以外，在 VT1,VT2共同的输出端与负载电阻 RL之
间串联一只大容量电容器 C。在没有输入信号时，
调整基极电路的参数，使得电容 C两端电压为 VCC/2。
在输入信号的正半周时,VT1导通，电流自 VCC经
VT1为电容 C充电，经过负载电阻 RL到地，在 RL上产
生正半周的输出电压（电流方向如图中实线所指）。
在输入信号的负半周时,VT2导通，电容 C
通过 VT2和 RL放电，即已充电的电容 C起着图 4-5
中电源 -VCC的作用，在 RL上产生负半周的输出电
压（电流方向如图中虚线所示）。只要选择时间
常数 RLC足够大，则电容 C两端电压 UC=VCC/2基
本不变，形成了与双电源供电相同的效果，只是
每管的供电电压变为 VCC/2。
图 4-6、图 4-7
ui
A R5
图 4-7 典型互补对称电路
I5
VD2
R3
VD1 E
VT1
VT2
VT3 RL
R4
+VCC
uo
C
C2
C1
R2
R1
C3
B
T1
VT1
R1
VD1
VD2 E
VT2 R
L
R2
+VCC
uo
ui
图 4-6 甲乙类 OTL互补对称电路
iC1
iC2
（四）准互补对称功率放大电路
1.复合管
2.准互补对称功放电路
1.复合管
把两个或两个以上三极管的电极适当地直
接连接起来，作为一个管子使用，即称为复合管。
它有两种连接方式：一是两只同类型管子构成，
如图 4-8a,b所示：二是由不同类型的两只管子
构成，如图 4-8c,d所示。
图 4-8
c
VT1
VT2
b
e
a
NPNb
c
e
ic
ib
ie
c
e
b b
e
c
b
PNPVT1
VT2
ic
ib
ie
图 4-8 复合管
a,b,同类型管构成的复合管 c,d,不同类型管构成的复合管
b
c
e
VT1
VT2
NPNb
c
e
ic
ib
ie
c
VT1
VT2
b
e
c
PNP
ie
ib
ic
d
c
b
e
复合管的构成原则及特点如下
（ 1） 把两只三极管连成复合管, 须保证每只
管子各极电流都能顺着各个管子的正常工作方
向流动, 且复合管各极电流要满足等效三极管
的电流分配关系；
（ 2） 复合管的管型和电极性质与第一个管子
相同；
（ 3）复合管电流放大倍数 β ≈ β 1β 2。由于
复合管由达林顿提出，故许多文献中亦称它为
达林顿管。
2.准互补对称功放电路
由复合管组成的准互补对称功放电路如图 4-
9所示，图中 VT2,VT3复合管为 NPN型,VT4、
VT5复合管为 PNP型。 R4,R5用于减小复合管的
穿透电流。 R6,R7用来稳定 VT3,VT5管的静态
工作点。
图 4-9
VT5
VD1
VT2
VT3
RL
R5
+VCC
uoui
R3
R2
VT4
VD2
R1
R4 R
6
R7
-VCC
VT1
图 4-9 准互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路
二、甲乙类互补对称功率放大电路
一、乙类互补对称功率放大电路
（一）电路的结构及工作原理
（二）分析计算
1.输出功率 Po
2.直流电源供给的功率 PV
3.效率 η
4.管耗 PT
5.功放管的选择
（一）电路的结构及工作原理
乙类放大电路虽然提高了效率，但存在严
重的失真，使输入信号的半个波被削掉了。实
用中把两个乙类功放电路合并起来，一只放大
正半周信号，另一只放大负半周信号，则在负
载上将这两个输出波形合在一起，便得到一个
完整的放大波形，这样既提高了效率，又消除
了失真，解决了效率和失真的矛盾，这就是乙
类互补对称功率放大器，其基本原理结构如图
4-2所示。
图 4-2
RL
VT1
t
uo
O
ui
图 4-2 基本乙类互补对称功率放大器
VT2
iC2
ui
+VCC1
-VCC2
iC1
O
TT/2
iC2
T t
O
tT
io
T/2
iC1
O
t
（二）分析计算
因为输出信号是两管共同作用的结果，流过
负载 RL的电流 io=iC1-iC2,iC1与 iC2方向相反，输出
电压 uo=ioRL。为了便于分析，将图 4-2所示 VT2
管的特性曲线倒置，与 VT1管的特性曲线连在一
起，并令二者在 Q 点，即 uCE=VCC处重合，形成
VT1和 VT2的所谓合成曲线，如图 4-3所示。这时
负载线通过 VCC点形成一条斜线，其斜率为 -1/RL。
假设输入的正弦信号有足够大的幅度，能驱使
工作点沿负载线在截止点与临界饱和点之间移
动，则 VT1,VT2管的工作状态及电流、电压波
形如图中所示。
图 4-3
图 4-3 图解法分析乙类互补对称电路
UCES
Ucem
io
uo O
2VCC
iC2
iC1
UCE1UCE2
VCC
Q
A
B
UCES
O
t
Icm
t
1.输出功率 Po
设输入输出信号均为正弦波, Uo,Io分别
为输出正弦交流电压和电流的有效值； Uom、
Iom分别为输出正弦交流电压和电流的幅值 。 根
据图 4-3所示的 io和 uo波形, 由定义可写出 Po的
表达式为
Lom
L
om
omom
omom
ooo RIR
UIUIUIUP ??????????? 22
2
1
2
1
2
1
22
当 输 入 信 号 足 够 大, 使
Uom=Ucem=VCC-UCES和 Iom=Icm时, 可获得最
大不失真输出功率为
L
C E SCC
L
c e m
cmc e mom R
UV
R
UIUP 22 )(
2
1
2
1
2
1 ????????
理想情况下
L
C E SCC
L
c e m
cmc e mom R
UV
R
U
IUP
22 )(
2
1
2
1
2
1 ?
???????
L
CC
om R
V
P
2
2
1 ??
2.直流电源供给的功率 PV
由于每个电源只提供半个周期的电
流, 所以当输出最大功率时, 电源提供
的总功率为
L
CC
L
om
CCcmCCcmCCV R
V
R
UVIVttdIVP
??????
? 2
0
222)(s i n2 12 ???????? ?
3.效率 η
理想情况下, 此电路的效率为
这个结果是在输入信号足够大, 忽略了晶体管饱
和压降 UCES的情况下得到的, 实际效率比这还要低 。
%5.784221
22
????
?
?
???
?
???
?
???
? ??? ?
?? L
CC
L
CC
V
om
R
V
R
V
P
P
4.管耗 PT
两只管子总的耗散功率 PT=PV-Po,且随信
号的幅度而变化 。 乙类互补对称功率放大器输出
功率最大时, 两管的总管耗为
LcmcmCComVT RIIVPPP ??????
2
2
12
?
两管最大管耗 PTm为
omomL
L
CC
L
CC
CCTm PPRR
V
R
VVP 4.042
2
122
2
2
?????
?
?
???
?
???
????
即每只管子的最大管耗为
是在输入理想正弦波条件下推导出来的，实际上最
大管耗还要大些。 4-7式表明，当输出功率约为（理想时）
最大不失真输出功率的 0.4倍时，管耗为最大。
omTmmTmT PPPP 2.02
1
21 ???
5.功放管的选择
由上分析可知, 若想得到最大输出功率, 功放管
的参数必须满足下列条件：
（ 1） 每只功放管最大允许管耗 PCM＞ 0.2Pom；
（ 2） 每只管子 c,e间反向击穿电压 |U(BR)CEO| ＞ 2VCC；
（ 3） 每只功放管最大允许集电极电流 ICM＞ Iom（ 或
VCC/RL） 。
二、甲乙类互补对称功率放大电路
（ 一 ） 乙类互补对称电路存在交越失真
（ 二 ） 基本甲乙类互补对称电路
（ 三 ） OTL甲乙类互补对称电路
（ 四 ） 准互补对称功率放大电路
（ 1）乙类互补对称电路存在 交越失真
乙类互补对称电路虽然失真小, 效率高, 但由于
功放管没有直流偏置, 静态时 IC=0,而晶体管的输入
特性存在死区电压 UBE(th)（ 硅管约为 0.5V,锗管约为 -
0.2V） 。 当输入信号 ui低于这个数值时, 两管截止, 负
载 RL上无电流流过, 出现一段死区 。 只有当 ui＞
|UBE(th)|以后, iB才有明显增长 。 这种现象称为交越失
真, 如图 4-4所示 。
（ 2）基本甲乙类互补对称电路
为了减小和消除交越失真，通常在两基极间加二
极管（或电阻或二极管与电阻串联），给 VT1和 VT2两
管提供一定的稍大于 UBE(th)的正向偏置，使两管有一适
当的静态电流，这样两管合成的特性就克服了输入特
性启始部分的非线性影响，从而消除了交越失真，这
就构成了甲乙类放大器。图 4-5所示为基本甲乙类互补
对称功率放大电路。
图 4-4、图 4-5
ui
uBE2
UBE(th)
图 4-4 乙类互补对称电路的交越失真
uBE1
O
ωt
ωt
O
O
io=iC1-iC2iC1
iC2
交越失真
UBE(th)
ui
VD2
R1
VD1
E
VT1
VT2 RL
R2
+VCC
-VCC
uo
图 4-5 基本甲乙类互补对称电路
例题 4-1
例题 4-1 在图 4-5所示功率放大器中, 设三极
管饱和压降 UCES=1V,ICEO=0,RL=16Ω, VCC=32V，
求：
（ 1） 电路的最大不失真输出功率 POm。
（ 2） 电路的效率 η。
（ 3） 单管最大管耗 PTm。
解 （ 1） 求电路的最大不失真输出功率, 在考虑管
子的饱和压降时, 电路的最大不失真输出电压幅
度为：
集电极电流最大幅度为：
15132212 ?????? C E SCCc e m UVU
94.01615 ???
L
c e m
cm R
UI
所以，电路的最大不失真输出功率为：
05.71594.012
2
1 ???????
cmcmOm UIP
（ 2） 求电路的效率 。
电源提供的功率为：
电路的效率为：
58.92 3294.0222 ?? ???? ?? CCcmV VIP
%6.7358.9 05.7 ???
V
Om
P
P?
（ 3）根据最大输出功率与最大管耗之间的关系，
可得到最大管耗为：
41.105.72.02.021 ????? OmmTmT PPP
（三） OTL甲乙类互补对称 电路
1.工作原理
2.典型电路分析
1.工作原理
图 4-6所示电路与上述电路（图 4-5）的不同之
处是，除了采用单电源（即将 VT2集电极接地）供
电以外，在 VT1,VT2共同的输出端与负载电阻 RL之
间串联一只大容量电容器 C。在没有输入信号时，
调整基极电路的参数，使得电容 C两端电压为 VCC/2。
在输入信号的正半周时,VT1导通，电流自 VCC经
VT1为电容 C充电，经过负载电阻 RL到地，在 RL上产
生正半周的输出电压（电流方向如图中实线所指）。
在输入信号的负半周时,VT2导通，电容 C
通过 VT2和 RL放电，即已充电的电容 C起着图 4-5
中电源 -VCC的作用，在 RL上产生负半周的输出电
压（电流方向如图中虚线所示）。只要选择时间
常数 RLC足够大，则电容 C两端电压 UC=VCC/2基
本不变，形成了与双电源供电相同的效果，只是
每管的供电电压变为 VCC/2。
图 4-6、图 4-7
ui
A R5
图 4-7 典型互补对称电路
I5
VD2
R3
VD1 E
VT1
VT2
VT3 RL
R4
+VCC
uo
C
C2
C1
R2
R1
C3
B
T1
VT1
R1
VD1
VD2 E
VT2 R
L
R2
+VCC
uo
ui
图 4-6 甲乙类 OTL互补对称电路
iC1
iC2
（四）准互补对称功率放大电路
1.复合管
2.准互补对称功放电路
1.复合管
把两个或两个以上三极管的电极适当地直
接连接起来，作为一个管子使用，即称为复合管。
它有两种连接方式：一是两只同类型管子构成，
如图 4-8a,b所示：二是由不同类型的两只管子
构成，如图 4-8c,d所示。
图 4-8
c
VT1
VT2
b
e
a
NPNb
c
e
ic
ib
ie
c
e
b b
e
c
b
PNPVT1
VT2
ic
ib
ie
图 4-8 复合管
a,b,同类型管构成的复合管 c,d,不同类型管构成的复合管
b
c
e
VT1
VT2
NPNb
c
e
ic
ib
ie
c
VT1
VT2
b
e
c
PNP
ie
ib
ic
d
c
b
e
复合管的构成原则及特点如下
（ 1） 把两只三极管连成复合管, 须保证每只
管子各极电流都能顺着各个管子的正常工作方
向流动, 且复合管各极电流要满足等效三极管
的电流分配关系；
（ 2） 复合管的管型和电极性质与第一个管子
相同；
（ 3）复合管电流放大倍数 β ≈ β 1β 2。由于
复合管由达林顿提出，故许多文献中亦称它为
达林顿管。
2.准互补对称功放电路
由复合管组成的准互补对称功放电路如图 4-
9所示，图中 VT2,VT3复合管为 NPN型,VT4、
VT5复合管为 PNP型。 R4,R5用于减小复合管的
穿透电流。 R6,R7用来稳定 VT3,VT5管的静态
工作点。
图 4-9
VT5
VD1
VT2
VT3
RL
R5
+VCC
uoui
R3
R2
VT4
VD2
R1
R4 R
6
R7
-VCC
VT1
图 4-9 准互补对称功率放大电路
