功率放大器基础知识
功率放大器基础知识(主要参数,分类等)

在电子设备中，放大器的末级通常要带动一定的负载。例如，使扬声器发出洪亮的声音，推动电动机旋转，将微弱的无线电信号发射出去等。

为了达到以上要求，末级电路不但要求能输出较大幅度的电压，同时还要求输出较大幅度的电流，即要求放大器能向负载输出足够大的功率。

这种放大器称为功率放大器。早期的功率放大器多以三极管构成，电路形式变化多样，设计调试也较复杂。随着半导体技术的飞速发展，近年 来出现了很多功放集成电路和模块，功能更加完善，指标也更加出众，大大减少了设计、调试电路的工作量。虽然电路的形式大不相同，但都 基于相同的原理。

功率放大器的主要参数

1.输出功率及安全工作条件

为了获得大的输出功率，加在功率晶体管上的电压、电流就很大，晶体管工作在大信号状态下。这样晶体管的安全工作就成为功率放大器的一 个重要问题，一般以不超过管子的极限参数（Icm,BVceo,Pcm）为限度。

2.效率(η)

功率放大器输出了较大的功率，同时自身也消耗了一部分能量。放大器输出信号的功率与电源供给功率之比称为放大器的效率，用η表示，即

η=Po/PEX100%

电源供给功率除了一部分变成有用的信号功率外，剩余部分变为晶体管的管耗Pc(Pc-PE-Po）。

如果放大器的效率较低，不仅使电源供给功率增加，而且使晶体管管耗增加，甚至使其过热损坏。因此，提高效率也是功率放大器研究的一个 重要问题。

3.失真功率

放大器中信号摆动幅度很大，往往超出晶体管的线性工作区，很小的饱和、截止失真都会带来较大的非线性失真。因此减 小非线性失真就成为功率放大器研究的另一个问题。

功率放大器的分类

功率放大器可以根据工作状态的不同分为以下四种：

(1）甲类工作状态在整个工作周期内晶体管的集电极电流始终是流通的，如图9.1(1）所示。甲类工作状态又称为A类工作状态。这

种状态放大器的效率最低，但非线性失真相对较小。一般用于对失真比较敏感的场合，比如Hi一Fi音响。

(2）乙类工作状态晶体管半个周期工作，另半个周期截止，如图9.1(2）所示。乙类工作状态又称为B类工作状态。这种放大器一般

有两只互补的晶体管推挽工作，效率比甲类功放高，但存在交越失真的问题。一般功率放大器都采用这种形式。

(3）甲乙类工作状态它是介于甲类和乙类之间的工作状态，即晶体管工作周期大于一般，如图9.1(3）所示。这种功放的特性介于甲类

和乙类之间。

(4）丙类工作状态在这种状态下，晶体管工作的时间小于半个周期，如图9.1(4）所示。丙类工作状态又成为C类工作状态。丙类功

放一般用于高频的谐振功放。

(5)D类功率放大器这种放大器中，输入信号先调制为PWM形式，晶体管工作在开关状态，输出端通过LC滤波恢复信号波形。这种功率放

大器最大的特点就是效率很高，但是电路较为复杂、高频特性差。主要用于小型化、电池供电以及要求高效率的场合。



9.4推挽功率放大器

9.4.1乙类推挽功率放大器

工作原理根据前面的介绍，甲类功率放大器的静态工作电流很大，效率不会超过50％。而乙类功放静态电流为零，这样效率得以提高。但是

由图9.1(2）可见，信号波形被削去一半，将产生严重的失真。如果使两只相同的晶体管交替工作，一直工作在信号正半周期，另一只工

作在信号负半周期，这样两只晶体管犹如一推一挽，在负载上形成完整的波形。图9.2(a）为推挽放大器的工作原理图，图中Ql为NPN

型晶体管，QZ为PNP型晶体管，电路采用正负两组电源供电。无信号时，两管都截止。当输入信号正半周时，Ql导通QZ截止，在负载

RL上输出正半周信号；当输入信号为负半周时，Ql截止QZ导通，在负载RL上输出负半周信号。这样在一个周期内，Ql、QZ交替工作

，在负载RL上合成一个完整的输出波形，如图9.2(b）所示。



图9.2(a）功率放大器的原理图



图9.2(b）推挽放大器工作状态

9.4.2乙类推挽功率放大器的参数计算

9.4.3乙类推挽功率放大器的非线性失真

9.4.3.1推挽电路对偶次谐波的抑制在理想情况下，若推挽电路的两只晶体管电流、电压波形完全对称，则输出电流中将没有偶次谐波

成分，及推挽电路由已知偶次谐波的作用。实际上由于两管特性总有差异，电路也不可能完全对称，因此输出电流中还会有偶次谐波成分。为 了减少非线性失真，应尽量精选配对管子。

9.4.3.2交越失真与工作点的选择由于晶体管的输入特性和输出特性，在电流趋于零时，都有一个非线性失真特别严重的区域，所以ic

在开始导通的一段时间里增长很慢，当icl与icZ相互交替时，(icl、icZ）的波形和输入波形相差较大。这种乙类推挽放大器所特有

的失真称为交越失真，其原理如图9.3所示。为消除交越失真，可分别给两只晶体管的发射结加很小的正偏压，让两只晶体管在静态时各有

一个很小的Ic流过。这样，既可以消除交越失真，有不会对效率有很大影响。严格地将，此时晶体管已工作在甲乙类状态，但由于静态偏压

较小，所以一般仍称它为乙类放大器，以区别静态电流较大的甲乙类放大器。



9.3交越失真示意图