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1、4.5 功率输出级电路休息1 休息2返回4.5.1 功率放大器的特点、指标和分类4.5.2 互补推挽乙类功率放大器4.5.3 其他乙类推挽功率放大器4.5.4 MOS输出级电路4.5.5 达林顿组态4.5.1 功率放大器的特点、指标和分类休息1 休息2返回1. 功放的特点和指标 (1) 功率放大器的基本任务是向额定的负载RL，输出额定的“不失真”信 号功率。 (2) 要求电源提供的直流功率尽可能地转换为负载上的信号功率，而其 他各种耗散功率（如管子、电阻以发热的形式消耗的功率）应尽可能的 少。 定义功率放大器的效率为： 通常把晶体管耗散功率和电路的损耗功率统称为耗散功率PT，根据能 量守恒的原
2、则有：PE = Po+PT ，所以功率放大器的效率也可表示为： Po(Po +PT)。 (3) 非线性失真的大小可以用非线性失真系数D来衡量。 (4) 功放中的晶体管往往工作在接近极限参数状态，需要合理选择功放 的电源电压，合理选择工作点使其安全工作。 (5) 由于功放电路工作在大信号状态，已不属于线形电路的范围，不能 用微变等效电路的分析方法，通常采用图解法作粗略估算。 饱和区放大区2. 功率放大器工作状态的分类截止区(1) 甲（A）类工作状态 在输入信号的整个周期内晶体管始终工作 在线性放大区域。 饱和区截止区饱和区截止区饱和区截止区返回 Q Q Q Q3. 甲类放大器的输出功率电路仿真返
3、回（1）电源提供的平均功率PE为（2）电路可能的最大交流输出功率POmax最大不失真输出电压、电流的幅度 （3）甲类功放的最大效率为4.5.2 互补推挽乙类功uiic1ic2io=ic1+ic2电路仿真返回1. 电路构成及工作原理 （1） 电路组成（2）工作原理分析： io=ic1+ic21. 电路构成及工作原理死 区跟随区饱和区饱和区跟随区电路仿真Uon1Uon2返回=ic1+ic21. 电路构成及工作原理电路仿真返回休息2休息1AD=ic1+ic22. 乙类互补推挽放大器的图解分析Q休息2休息1电路仿真EC1/ RLUCES返回ic2ic1（2） 单管最大平均管耗 PT1max休息2休息1
4、返回（3） 直流电源供给的功率PE休息2休息1返回（5） 最大平均管耗与最大输出功率的关系休息2休息1返回由于单管VT1的瞬时功耗为：Pc= uCEic= (EC-icRL ) ic = ECic -ic2 RL令 dPc / dic= 0, 可求得当 ic=EC/2RL 时，单管最大可能管耗为 所以 PCmax=EC2 / 2RL-EC2 / 4RL=EC2 / 4RL所以有 : PCmax = 0.5Pomax 1.变压器耦合推挽功放4.5.3 其他乙类推挽功率放大器返回休息2休息1u1/ic1 =(N1/N2 )2 uL / iL 而u1/ ic1=RL； uL /iL= RL RL=(
5、N1 / N2)2RLuiui1ui2iC1iC2iL1. 变压器耦合乙类推挽功放返回休息2休息1电路仿真2 单电源互补推挽功放 只使用一个电源EC的NPNPNP互补 推挽功放，简称OTL功放。 OTL功放与OCL功放分析方法相同。只要用EC2取代关公式 (4-123)、(4-126)、(4-133)中的EC ，就可得OTL功放的各类指标。VT1、R1 、R2和Rc 、Re为前置放大器 ； R 、VD1、VD2为VT2和VT3基极提供 偏置。负载RL串联的大电容C具有隔直功能 ，静态时C被充电至EC2。当输入信号时，由于大电容C上的电 压维持EC2不变，使得VT2和VT3的CE 回路的等效电源
6、都是EC2 。电路仿真OTL功放电源供电的物理过程是：VT3 导通时，C经VT3和RL回路放电形成电流ic3， 电容储能减小；VT2导通时EC供电，形成回 路电流ic2，同时对电容C充电储能；流过RL的 电流应该是ic2与ic3的合成。 4.5.4 MOS输出级电路 1 . MOS源极输出电路其中VT1为共漏极放大管或称源极跟随器， VT2漏极与栅极间短路，相当有源负载。 ubs1= uds1= -uo，ubs2=0，ugs2= uds2=uo，于是低 频小信号微变等效电路如图（b）所示。小信号 电压增益可以表示为2. CMOS互补输出级电路 源随器的优点是电路简单，输出阻抗低，失真小，缺点是
7、 效率低，且在接负载时正负输出摆幅不对称（正峰值电压远小 于ED）。在CMOS集成电路中，常见的输出级有工作于甲乙类 的互补输出级。甲乙类互补输出级的效率高，负载能力强，适 用于CMOS工艺。 （1）共漏CMOS互补输出级 （1）共漏CMOS互补输出级偏置电压UBIAS给VT1和VT2提供栅源偏置，以确定VT1和VT2的静态偏 置电流，使VT1，VT2偏置在甲乙类工作状态，以消除交越失真。 图 (b)示出了实际电路，VT3，VT4是VT1和VT2的偏置电路，使VT1， VT2偏置在甲乙类工作状态，VT5、VT6组成CMOS推动放大级，其中VT5 是NMOS放大管，而VT6是PMOS管作为M5的
8、有源负载。 主要缺点是输出电压幅度Uom 不够大，因Uom可简单的决定于正、负电 源电压减去VT1和VT2的UGS(th)，由于体效应，阈值电压UGS(th)会增加，限 制了输出幅度，当UGS(th)的值较大时Uom 就减少。 (2) 共源CMOS互补输出电路 PMOSFET VT1和NMOSFET VT2 构成的共源CMOS互补输出电路，VT1 和VT2的源极与衬底均短接。 VT3为源极跟随器，VT4为恒流源 作为VT3的有源负载。 VT1的栅源偏压UGS1取决于UG3与 ED之差，VT2的栅源偏压UGS2取决于 UG2与-ES之差，适当设计UGS1和UGS2可 使VT1、VT2的静态电流I
9、D1和ID2很低， 工作在甲乙类状态。 输入正极性电压时，VT3 的iD3增加，uS3= uG2增加，所以VT2的iD2随之增 加；同时，由于uG3= uG1，所以uGS1减小，导致VT1的iD1减小；使得RL上电压 uo向负值方向增加。同理，当输入负极性电压时，VT1的iD1增加，同时iD2、 iD3均减少，直到为零，RL上电压uo向正值方向增加。共源CMOS互补输出电路有一定的电压增益，而且可输出较大的负向电压幅度，但其输出电阻较大 。 4.5.5 达林顿组态休息2休息1返回4.5.5 达林顿组态休息2休息1返回等效值高是复合管的优点，采用复合管可以获得很高的电 流放大倍数。但复合管的等效穿透电流也较大，工作点热稳定 性较差。因而在集成电路中，常在复合管内接分流电阻或分流 恒流源来改善其性能 4.5.5 达林顿组态休息2休息1返回ECEE（3） 复合管的应用：继续休息2休息1电路仿真1 电路仿真2返回Ro
