5.1 功率放大电路的一般问题
5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
5.3 甲乙类互补对称功率放大电路
第五章 功率放大电路
教学内容：
本章以分析功率放大电路的输出功率、
效率和非线性失真之间的矛盾为主线，逐步
提出解决矛盾的措施。在电路方面，以互补
对称功率放大电路为重点进行较详细的分析
与计算。
教学要求：
本章需要重点掌握典型功放电路最大
输出功率、效率、管耗的分析计算和功放
管选择。
5.1 功率放大电路的一般问题
主要向负载提供功率的放大电路称为功
率放大电路。功率放大电路和电压放大电路
所完成的任务不同，对电压放大电路的主要
要求是使负载得到不失真的电压信号，主要
讨论的是电压增益、输入和输出电阻等。功
率放大电路则主要要求获得一定的不失真 (
或失真较小 ) 的输出功率，通常是在大信号
状态下工作，因此它主要讨论的是输出功率、
管耗、效率等在电压放大电路中未曾出现的
特殊问题，既要求：
(1) 输出功率尽可能大；
(2) 效率尽可能高；
(3) 非线性失真尽可能小；
(4) 管耗尽可能小。
提高功率放大电路效率的有效途径，主要
是降低静态工作点。
根据偏置条件不同，或者说 Q 点的位置不
同，可以用甲类、乙类、甲乙类等来描述放大
器的工作状态。 (见例题 )
甲 类：整个周期有电流；失真小，但效率
低。
乙 类：一半时间无电流；效率高但交越失
真。
甲乙类：少半时间无电流；效率高，可以消
除交越失真。
5.2 乙类双电源互补对称功率放大电路
5.2.1 电路组成及原理
由两只性能匹配的功率三极管共有一个射
极负载的共集电极电路 (射极输出器 )组成,如
图所示 。其中 T1和 T2分别为 NPN 管和 PNP管构
成互补对称电路。静态时两个管子均不取电流，
有信号时两个管子轮流导电，各向负载提供半
个周期的输出波形，从而形成一种推挽式输出
结构。
+
-
R L
T 1
T 2iV
0V
c1i
V cc
i c2
Li
V cc
+
-
T 1
V cc
LR
-
+
i
-
V
+
V
-
+
V i
R L
0
-
+
V cc
V 0
(c)由 PNP管组
成的射极输出器
(a)基本互
补对称电路
(b)由 NPN管组
成的射极输出器
两射极输出器组成的基本互补对称电路
5.2.2 性能指标分析计算 (见例题 )
(设输出电压幅值为 Vom时 )
1.输出功率
最大输出功率 (见例题 )
L
m
R
V
VP
2
0
000 2
1
???
L
CC
L
cem
m R
V
R
V
P
22
0 2
1
2
1
??
2.管耗
3.直流电源提供的功率
4.效率
2121 22 TTTTT PPPPP ????
L
CC
VM
L
mCC
V R
V
P
R
VV
P
??
2
0 2,2 ??
CC
m
V V
V
P
p
4
00 ?
? ??
)
4
(2
2
00 mmCC VVV ??
?
%5.78
4
,40 ??? ??CCm VV
5.2.3 功率三极管 BJT的选择
1.最大允许管耗,(见例题 )
PCM ? 0.2Pom
2.最大耐压值,
V(BR)CEO ? 2VCC
3.最大集电极电流,
L
CC
CM R
V??
5.3甲乙类互补对称功率放大电路
5.3.1甲乙类双电源互补对称电路
电路组成如图所示，在该电路中,T1和 T2
两管有一定的正偏压，使两管在静态时处于微
导通状态，这样可以消除交越失真。但在设置
偏压时，应尽可能接近乙类状态，以尽量减小
功率和效率带来的负面影响。 (见例题 )
T 3
D 1
D 2
R c3
R e3
T 1
T 2
R L
V 0
v cc
V cc
v 1
利用二极管进行偏置的互补对称电路
5.3.2 甲乙类单电源互补对称电路
如图所示, T3 组成前置放大级,T2和 T1
组成互补对称电路输出级。静态时，通常 K
点电位 VK = VC = VCC/ 2。为了提高电路工作
点的稳定性能，常将 K 点通过电阻分压 (R1,
R2)与前置放大电路的输入端相连，以引入
负反馈。其最终结果是使 VK趋于稳定。 R1,R2
引入了交流负反馈，改善了性能指标。
R 2
R 1
R c3
D 1
D 2
R L
R e
C 1
V cc
C e
C
T 1
T 2
0V
iV
采用一个电源的互补对称电路的偏置
T3
在上图中，假定由于温度的变化使 VK?，则
VK?? VB3? ??B3? ? ?C3? ? VC3?
?
VK?
电路中电容 C的作用：
a.假定信号的半周期中,T1+,T2-,C充电。
b.在信号的下一个周期中,T1-,T2+,VCC断开，
C放电。
例, (北京邮电大学 1999年研究生入学试题 )
OTL互补对称功放 如图所示,设电容 C足够大，
三极管的饱和电压降 VCES=1V,问：
(1)按功放分类电路中 T1,T2,的工作方式为那
种；
(2)电阻 R1和 D1,D2的作用；
(3)电位器 RW的作用；
(4)试求负载 RL上得到的最大不失真输出功率
Pomax。
解,(1)功率放大器分类通常以输入信号的
一个周期中，三极管的导通状态，即导通角 ?
的大小划分：
?=2? 甲 类
?=? 乙 类
? <?<2? 甲乙类
?<? 丙 类
电路中,T1,T2、的导通角 ? <?<2?，故
为甲乙类方式。
(2)为 T1,T2管提供静态偏置电压，动态情况
下可消除 Ui幅度较小时由于三极管的死区而引
起的交越失真。
(3)调节电位器使三极管 T1,T2基极 B1,B2间
有一合适的电流 ?D和压降 VB1B2,压降 VB1B2确保 T1、
T2 管在静态时处于导通状态。另外调整 Rw可使
电容 C两端的电压为 0.5 VCC。
(4)最大不失真输出功率
L
C E SCC
R
VV
P
2
m a x0
)
2
2
1
(
?
?
W64.2?
T 1
T 2
D 1
D 2
R 1
R 2
R W
R L
C
+ 15 V
U o
I D
U i
A
例, 某 OCL互补对称电路 如图所示,已知三
极管 T1, T2的饱和压降为 VCES =1V,VCC=18V,
RL= 8?.
(1)计算电路的最大不失真输出功率 Pomax；
(2)计算电路的效率；
(3)求每个三极管的最大管耗 PT；
(4)为保证电路正常工作，所选三极管 U(BR)CEO
和 ?CM应为多大；
解：
L
C E SCC
R
VV
P
2
m a x0
)
2
(
)1(
?
?
W1.18?
W
R
VP
L
CC
V 8.25
2)2( 2 ??
?
%2.70m a x0 ??
VP
P?
iU
2R
T 2
D
D 2
1
R 1
WR
T 1
R L U o
V
cc
A
V
cc
(4)当一个管子处于饱和状态, 另一个管子 c、
e间承受的电压接近 2VCC所以，
W
R
V
P
L
CC
T 1.4)3( 2
2
??
?
VVU CCC E OBR 362)( ??
A
R
V
L
CC
CM 25.28
18 ????
讨论：
本题要求掌握双电源互补对称电路在极
限状态下 Pom,PE和 ? 的计算。要注意题中
所用的公式是在极限条件下推导的，实际功
放电路可工作于极限状态也可工作在非极限
状态，所以要注意公式的应用条件，切勿死
套公式。
例, (北方交通大学 2000年研究生入学试题 )
若要设计一个输出功率为 10W的乙类功率放大
器，则应选择 PCM至少为 ___W的功率管两只。
解：乙类功率放大器最大管耗与电路的最大
输出功率的关系是 PT1m = 0.2 Po,要求输出功
率为 10W,要用两个额定管耗大于 2W的管子。
例, (北京理工大学 1997年研究生入学试题 )如
图所示 功放电路中，已知运算放大器 A 具有理
想特性，其最大输出电压幅度为 ± 10V,最大输
出电流为 ± 10mA,|VBE|=0.7V,输入电压
Ui=Uimsin?t.
(1)为获得最大输出功率，三极管的 ?只至少
应为多少；
(2)电路的最大输出功率 Pomax(忽略三极管的
饱和压降和交越失真 )；
(3)该电路的电压放大倍数
i
u U
UA 0?
解：如图所示电路为运放驱动的 OCL功率放
大器。
(1)已知运放最大输出为 ± 10V，所以 RL最大
电压 Uom= 10 - 0.7 = 9.3V
R 2
10 0 K
R 1
10 0 K
R P
10 K
R L
8
U O
15 V
-15 V
U i
又知最大输出电流为 ± 10mA，所以
(3)电路是电压并联负反馈，
A
R
U
L
m
m 16.18
3.90
0 ????
mA
A
10
16.1??
W
R
U
p
L
m
4.5
8
)
2
3.9
()
2
(
)2(
220
m a x0 ???
10
1
20 ?????
R
R
U
UA
i
V
例, 某集成电路的输出极如图所示。
(1)分析 T4和 R1,R2的功能；
(2)T5,T6和 R3,R4的工作原理。
R 1
R 2
T 4
T 1
T 5
T 6
T 2
T 3
R 3
R 4
R
U i
-15 V
15 V
U o
I=0,37 mA
解,(1)R1,R2和 T4组成 VBE扩大电路，在静
态时为功放管 T2,T3提供小电流偏置，以便
较好的克服交越失真；另外当 VBE4 随温度变
化时，具有温度补偿的作用。
(2)电流通过 T5,R3和 T6,R4分别对 T2和 T3实现
过流保护。当正向输出电流 ?e2超过额定值时
R3 上的压降促使 T5正向偏置,T5由截止转为
导通，旁路了驱动级向 T2提供的基极电流，
达到过流保护的目的；同理，当负向电流超
过额定值时,T6,R4将对 T3起限流保护作用。
例, 某功率放大电路如图所示，设 T4,T5的
饱和压降及静态时的管耗忽略不计，试求：
（ 1）当输入电压有效值
Ui=0.5V时，电路的输出
功率 Po及输出级的效率；
（ 2）当 Ui为多大时，电
路可获得最大输出功率
Pom，并计算 Pom值。
cc
R 4
T 5
D
D 2
1
V
LR oU
R w
T 4
T 3
R e3
R 3
39K
R 2
200
R e
R 1
200
T 1 T 2
U i
R C1
V CC
20V
8
-2 0V
解：本例电路由差动放大器，甲乙类 OCL放大
器和电压串联负反馈组成。
（ 1）电路闭环放大倍数
VU
R
R
F
A
i
u
uf
5.0
5.201
1
2
3
?
????
W
R
U
P
VU
L
1.13
25.105.05.20
2
0
0
0
???
???
%9.56
23225.10
8
2022
0
??
????
V
om
L
CC
V
P
P
WU
R
V
P
?
??
W
R
V
P
VU
AU
VUUU
L
CC
om
im
ufim
omimi
25
8
20
2
1
2
1
67.0
202
20,
22
????
?
??
??
（ 2）
小结：
在计算功率放大电路时要注意功率放大
电路的结构形式很多，如有互补对称电路和
变压器耦合的功率放大电路；互补电路由可
分为单电源和双电源互补对称电路；变压器
耦合的功放电路又可分单管电路和推挽电路，
因此要根据不同的电路结构应用相应的公式。
在应用公式时还要注意功放电路是工作在极
限状态还是在非极限状态。如本例中,Po?Pom。
