1.3 乙类推挽功率放大电路
从原理电路到实用电路, 还需解决如下等问题,
① 交越失真 —— 加偏置电路；
② 双电源 —— 单电源供电；
③ 互补管难配 —— 准互补推挽电路；
④ 安全 —— 过载保护；
⑤ 充分激励 —— 输入激励电路 。
一、交越失真和偏置电路
1,交越失真 (Crossover Distortion)
(1)定义
在零偏置条件下, 考虑到导通电压的影响, 输出电压
波形在衔接处出现的失真, 称 交越失真 。
图 1–3–2 图解分析 乙类推挽电路时，两管的合成传输特性
交越失真
(2) 解决途径
图 1–3–3 加偏置的互补 推挽电路及其传输特性
输入端两管适当正偏，使其工作在 甲乙类 。
由传输特性可见：只要 VBB 取值合适, 上下两路传输特
性起始段的弯曲部分就可相互补偿, 合成传输特性趋近于直
线, 在输入正弦电压激励下, 得到不失真的输出电压 。
(3)常用电路
① 二极管偏置电路 ② VBE 倍增电路
2,二极管偏置电路
在集成电路中, 偏置二极管通常由晶体管取代, 如图
1-3-4(b)所示 。 或者用互补 管 T3,T4 取代, 如图 1-3-4(c)
所示 。
图 1-3-4 二极管偏置电路
问题,偏置电路是否影响输入信号 vi (t) 的传输 。
解答,二极管正向交流电阻很小, 可认为 交流短路 。
图 1-3-4 二极管偏置电路
3,VBE 倍增电路
图 1–3–5 VBE 倍增偏置电路
)1(
2
1
B E 3BB R
RVV ??
(1)偏置电路
由 T3,R1,R2 组成, 且由电
流源 IR 激励, 为互补功率管 T1、
T2 提供 偏置电压 VBB。
T3,R1 构成 电压并联 负反馈电路, 反馈电路的电阻很
小, 几乎不影响输入信号的传输 。
图 1–3–5 VBE 倍增偏置电路
(2)倍增原理
)1(
2
1
B E 3BB
21
2
BBB E 3 R
RVV
RR
RVV ???
?
??
式中,
VBE3 = VT ln(IE3 / IS) ? VT ln(IR / IS)
上式表明：偏置电路提供的偏
置电压 VBB 是 VBE3 的倍增值, 且
其值受 R1 和 R2 控制, 故称为 VBE
倍增电路 。
(3)热补偿
T↑ → ICQ ↑ → VBE3?→VBB ? → ICQ ?
二、单电源供电的互补推挽电路 (OTL)
图 1–3–6
1,电路特点
① 单电源供电
② 负载串接大容量隔直电容
CL。 VCC 与两管串接, 若两管特
性配对, 则 VO = VCC/2,CL 等效
为 电压等于 VCC/2 的直流电源 。
2,工作原理
T1 管的直流供电电压,VCC ? VO = VCC/2,T2 的供电电
压,0 ? VO = ? VCC/2。
单 电源供电电路等效为 VCC/2 和 ? VCC/2 的 双 电源供电
电路 。
三、准互补推挽电路
1．问题的提出
互补 要求两功率管特性 配对,难实现。
2,解决办法
采用复合管取代互补管, 构成 准
互补推挽电路 。
3,电路
图 1–3–7 准互补推挽电路
复合管 T1,T2 等效为 NPN 型管；
T3与 T4 等效为 PNP 型管 。
三、准互补推挽电路
3,电路
复合管 T1,T2 等效为 NPN 型管；
T3与 T4 等效为 PNP 型管 。
其中, T1,T3 为小功率管, 它们
之间是 互补的, T2,T4 为大功率管,
它们是 同型, 便于特性配对, 故称为
准互补推挽电路 。
R1,R2(几百欧姆 )—— 减小复合管的反向饱和电流。
四、保护电路
1,必要性
实际可能发生负载短路, 电流迅速增大等 异常现象,
造成功率管损坏 。 为了 安全 起见, 应有 过流, 过压, 过热
保护 。
2,过流保护电路
(1)电路
图 1–3–8 限流保护电路
T1,T2：保护管； R1,R2,
取样电阻 。
(2)原理
以保护管 T1 为例 。
四、保护电路
2,过流保护电路
(1)电路
T1,T2,保护管； R1,R2,
取样电阻 。
(2)原理
以保护管 T1 为例 。
正常时, VR1 不足以使 T1 导通, 不起保护作用 。
异常时, VR1 使 T1导通, 分流 i1,限制 T3 管的输出电
流, 起到了限流保护作用 。
T2 对 T4 的限流保护作用同上。
五、输入激励电路
1,必要性
互补功放,功率管为射随器, Av < 1。 若要求输出最大
信号功率, 则要求激励
级提供振幅接近电源电
压的推动电压 (单电源
为 VCC /2 )。
2,电路
图 1–3–9(a) 未加 自举电容的电路
(b)输入激励级图解分析
T3,输入激励级,
T3 的直流负载
R(忽略 T1 和 T2基
极电流 ),直流负
载线为 Ⅰ 。
图 1–3–9(a) 未加 自举电容的电路
(b)输入激励级图解分析
3,输出振幅
交流负载 r ? R//ri < R,交流负载线 如 Ⅱ 所示 。 故 T3 管
最大输出电压振幅减小, 小于 VCC/2。
若使 r > R,则
交流负载线如 曲线
Ⅲ 所示, 输出信号
电压振幅可接近
VCC/2。
4,改进电路
① 电流源 构成有源负载放大器, 直流电阻小, 交流电
阻大 。
② 采用 自举电路
图 1–3–9 (c) 加自举电容的电路
R1, R2, C2,取代 R 。 特
点：交流电位由 O 经 C2 自举 到
C 点, 即 vC ? vO。
工作原理,Av ? 1,故 vB ?
vO ? vC,通过 R2 的交流电流 i ? 0，
因而从 B 点向虚线框看进去的 交
流电阻 (vB/i)很大, 趋于无穷, T3
的 交 流 负 载 电 阻 便 近 似 等 于
T1(或 T2)电路的输入电阻 。
从原理电路到实用电路, 还需解决如下等问题,
① 交越失真 —— 加偏置电路；
② 双电源 —— 单电源供电；
③ 互补管难配 —— 准互补推挽电路；
④ 安全 —— 过载保护；
⑤ 充分激励 —— 输入激励电路 。
一、交越失真和偏置电路
1,交越失真 (Crossover Distortion)
(1)定义
在零偏置条件下, 考虑到导通电压的影响, 输出电压
波形在衔接处出现的失真, 称 交越失真 。
图 1–3–2 图解分析 乙类推挽电路时，两管的合成传输特性
交越失真
(2) 解决途径
图 1–3–3 加偏置的互补 推挽电路及其传输特性
输入端两管适当正偏，使其工作在 甲乙类 。
由传输特性可见：只要 VBB 取值合适, 上下两路传输特
性起始段的弯曲部分就可相互补偿, 合成传输特性趋近于直
线, 在输入正弦电压激励下, 得到不失真的输出电压 。
(3)常用电路
① 二极管偏置电路 ② VBE 倍增电路
2,二极管偏置电路
在集成电路中, 偏置二极管通常由晶体管取代, 如图
1-3-4(b)所示 。 或者用互补 管 T3,T4 取代, 如图 1-3-4(c)
所示 。
图 1-3-4 二极管偏置电路
问题,偏置电路是否影响输入信号 vi (t) 的传输 。
解答,二极管正向交流电阻很小, 可认为 交流短路 。
图 1-3-4 二极管偏置电路
3,VBE 倍增电路
图 1–3–5 VBE 倍增偏置电路
)1(
2
1
B E 3BB R
RVV ??
(1)偏置电路
由 T3,R1,R2 组成, 且由电
流源 IR 激励, 为互补功率管 T1、
T2 提供 偏置电压 VBB。
T3,R1 构成 电压并联 负反馈电路, 反馈电路的电阻很
小, 几乎不影响输入信号的传输 。
图 1–3–5 VBE 倍增偏置电路
(2)倍增原理
)1(
2
1
B E 3BB
21
2
BBB E 3 R
RVV
RR
RVV ???
?
??
式中,
VBE3 = VT ln(IE3 / IS) ? VT ln(IR / IS)
上式表明：偏置电路提供的偏
置电压 VBB 是 VBE3 的倍增值, 且
其值受 R1 和 R2 控制, 故称为 VBE
倍增电路 。
(3)热补偿
T↑ → ICQ ↑ → VBE3?→VBB ? → ICQ ?
二、单电源供电的互补推挽电路 (OTL)
图 1–3–6
1,电路特点
① 单电源供电
② 负载串接大容量隔直电容
CL。 VCC 与两管串接, 若两管特
性配对, 则 VO = VCC/2,CL 等效
为 电压等于 VCC/2 的直流电源 。
2,工作原理
T1 管的直流供电电压,VCC ? VO = VCC/2,T2 的供电电
压,0 ? VO = ? VCC/2。
单 电源供电电路等效为 VCC/2 和 ? VCC/2 的 双 电源供电
电路 。
三、准互补推挽电路
1．问题的提出
互补 要求两功率管特性 配对,难实现。
2,解决办法
采用复合管取代互补管, 构成 准
互补推挽电路 。
3,电路
图 1–3–7 准互补推挽电路
复合管 T1,T2 等效为 NPN 型管；
T3与 T4 等效为 PNP 型管 。
三、准互补推挽电路
3,电路
复合管 T1,T2 等效为 NPN 型管；
T3与 T4 等效为 PNP 型管 。
其中, T1,T3 为小功率管, 它们
之间是 互补的, T2,T4 为大功率管,
它们是 同型, 便于特性配对, 故称为
准互补推挽电路 。
R1,R2(几百欧姆 )—— 减小复合管的反向饱和电流。
四、保护电路
1,必要性
实际可能发生负载短路, 电流迅速增大等 异常现象,
造成功率管损坏 。 为了 安全 起见, 应有 过流, 过压, 过热
保护 。
2,过流保护电路
(1)电路
图 1–3–8 限流保护电路
T1,T2：保护管； R1,R2,
取样电阻 。
(2)原理
以保护管 T1 为例 。
四、保护电路
2,过流保护电路
(1)电路
T1,T2,保护管； R1,R2,
取样电阻 。
(2)原理
以保护管 T1 为例 。
正常时, VR1 不足以使 T1 导通, 不起保护作用 。
异常时, VR1 使 T1导通, 分流 i1,限制 T3 管的输出电
流, 起到了限流保护作用 。
T2 对 T4 的限流保护作用同上。
五、输入激励电路
1,必要性
互补功放,功率管为射随器, Av < 1。 若要求输出最大
信号功率, 则要求激励
级提供振幅接近电源电
压的推动电压 (单电源
为 VCC /2 )。
2,电路
图 1–3–9(a) 未加 自举电容的电路
(b)输入激励级图解分析
T3,输入激励级,
T3 的直流负载
R(忽略 T1 和 T2基
极电流 ),直流负
载线为 Ⅰ 。
图 1–3–9(a) 未加 自举电容的电路
(b)输入激励级图解分析
3,输出振幅
交流负载 r ? R//ri < R,交流负载线 如 Ⅱ 所示 。 故 T3 管
最大输出电压振幅减小, 小于 VCC/2。
若使 r > R,则
交流负载线如 曲线
Ⅲ 所示, 输出信号
电压振幅可接近
VCC/2。
4,改进电路
① 电流源 构成有源负载放大器, 直流电阻小, 交流电
阻大 。
② 采用 自举电路
图 1–3–9 (c) 加自举电容的电路
R1, R2, C2,取代 R 。 特
点：交流电位由 O 经 C2 自举 到
C 点, 即 vC ? vO。
工作原理,Av ? 1,故 vB ?
vO ? vC,通过 R2 的交流电流 i ? 0，
因而从 B 点向虚线框看进去的 交
流电阻 (vB/i)很大, 趋于无穷, T3
的 交 流 负 载 电 阻 便 近 似 等 于
T1(或 T2)电路的输入电阻 。
