功率放大電路的特點

1. 大功率輸出能力

功率放大電路的核心功能是將低電平信號放大到較高的功率水平，以便驅動較大的負載。這一特點使得功率放大電路在音頻、視頻、射頻以及電機驅動等領域中得到廣泛應用。通過放大信號的功率，功率放大電路能夠確保信號在傳輸過程中不會因為衰減而失真，同時滿足負載對功率的需求。

• 應用場景 ：在音頻系統中，功率放大電路用于驅動揚聲器，使聲音能夠清晰地傳播；在視頻系統中，則用于驅動顯示設備，確保圖像質量不受影響；在射頻通信中，功率放大電路則用于增強信號的發射功率，提高通信距離和質量。
• 技術細節 ：為了實現大功率輸出，功率放大電路通常采用多級放大結構，每一級都負責將信號的功率放大到一定程度。同時，電路中的放大器需要具有足夠的電流和電壓驅動能力，以確保在放大過程中信號不失真。

2. 寬頻帶特性

功率放大電路能夠處理寬帶信號，包括音頻、視頻和通信信號等。這一特點要求功率放大電路在設計時必須考慮信號的頻率范圍，以確保在整個頻帶內都能實現良好的放大效果。

• 重要性 ：在音頻和視頻系統中，信號的頻率范圍往往較寬，從低頻到高頻都需要得到良好的放大。如果功率放大電路的頻帶不夠寬，就可能導致部分頻率的信號被削弱或失真，從而影響整體的聲音或圖像質量。
• 技術實現 ：為了實現寬頻帶特性，功率放大電路通常采用負反饋技術來穩定放大器的增益和相位特性。同時，電路中的元件選擇也需要考慮其頻率響應特性，以確保在整個頻帶內都能實現一致的放大效果。

3. 高效率

功率放大電路的效率是指輸出功率與輸入功率之比。高效率的功率放大電路能夠減少能量損耗和熱量產生，提高電路的可靠性和壽命。

• 重要性 ：在功率放大電路中，由于需要處理較大的功率信號，因此能量損耗和熱量產生是不可避免的。如果效率過低，就會導致大量的能量被浪費在電路內部，同時還會引起電路元件的溫升過高，從而影響電路的穩定性和可靠性。
• 技術實現 ：為了提高效率，功率放大電路通常采用開關電源技術或諧振放大技術等高效能技術。這些技術能夠減少電路中的能量損耗和熱量產生，同時提高輸出功率和效率。

4. 低失真

功率放大電路在放大信號的過程中應盡可能減少失真現象的發生。失真是指輸出信號的波形與輸入信號的波形之間的差異。

• 重要性 ：在音頻和視頻系統中，失真會直接影響聲音和圖像的質量。如果失真過大，就會導致聲音變得渾濁不清或圖像變得模糊不清。
• 技術實現 ：為了降低失真現象的發生，功率放大電路通常采用線性放大技術或負反饋技術等方法來提高放大器的線性度和穩定性。同時，電路中的元件選擇也需要考慮其非線性特性對失真的影響。

5. 可靠性和穩定性

功率放大電路需要具有高可靠性和穩定性，以確保在長期使用過程中能夠保持穩定的性能。

• 重要性 ：在電子設備中，功率放大電路往往是系統的關鍵部件之一。如果其可靠性和穩定性不足，就可能導致整個系統出現故障或失效。
• 技術實現 ：為了提高可靠性和穩定性，功率放大電路通常采用高質量的元件和先進的制造工藝來降低故障率。同時，還需要進行嚴格的測試和篩選工作以確保電路的性能符合要求。

6. 多種工作狀態

功率放大電路可以根據不同的應用需求選擇不同的工作狀態以實現最佳的放大效果。

• 甲類工作狀態 ：在信號的整個周期內晶體管均導通（導通角θ=360°），適用于對失真要求較高的場合。但此時效率較低且功耗較大。
• 乙類工作狀態 ：晶體管僅在信號的正半周或負半周導通（導通角θ=180°），效率較高但可能出現交越失真。
• 甲乙類工作狀態 ：晶體管的導通時間大于半個周期且小于一個周期（180°<θ<360°），是甲類和乙類工作狀態的一種折中方案既能獲得較高的效率又能降低失真程度。
• 丙類工作狀態 ：晶體管僅有小于半個周期的導通時間（θ<180°），效率最高但失真也最大通常用于高頻信號的放大和調制。

常用功率放大電路原理
單只三極管輸出的功放電路輸出小、效率低，日用電器中已很少見。目前常采用的是推挽電路形式。

圖1是用耦合變壓器的推挽電路原理圖。**它的特點是三極管靜態工作電流接近于零，放大器耗電極少。**有信輸入時，電路工作電流雖大，但大部分功率都輸出到負載上，本身損耗卻不大，所以電源利用率較高。這個電路中每只三極管只在信號的半個周期內導通工作，為避免失真，所以采用兩只三極管協調工作的方式。

圖中輸入變壓器B1的次級有一個接地的中心抽頭。在音頻信號輸入時，B1次級兩個大小相等、極性相反的信號分別送到BG1和BG2的發射結。在輸入信號的正半周時間里，BG1管因加的是反向偏壓而截止，只有BG2能將信號放大，從集電極輸出；而在信號負半周，BG1得到正高偏壓，能將這半個周期的信號放大輸出，而BG2卻截止。電路中的兩只三極管雖然各自放大了信號的半個同期，但它們的輸出電流是分先后通過輸出變壓器B2的，所以在B2的次級得到的感應電流又能全成一個完整的輸出信號。

這個功放電路中，為了解決阻抗匝配和信號相位等問題，輸入與輸出變壓器是不可少的。但是，優質變壓器的制作在材料和工藝上都比較困難，它本身總還要消耗一部分能量，降低電路的效率，而且變壓器的頻率特性不好，使電路對不同頻率信號輸出很不均勻，會造成失真，所以為了提高功放質量，人們更多地使用無變壓器（OTL）功率放大電路。

圖2是互補對稱推挽功放電路原理圖。這里用了兩只放大性能相同，而導電極性相反的三極管（稱為互補管）。圖中BG1是NPN管。放大器輸入交流信號的正半周時，對BG1管來說，基極電壓為正極性，發射極為負極性，發射結有正向偏壓，三極管能夠工作。但BG2卻因發射結加了反向偏壓而截止。因此，信號的正半周由BG1管放大。在信號負半周時，情形正相反，BG2管能夠工作，將信號的負半周放大。放大后的信號由兩只三極管輪流送出，在揚聲器上重新合成完整的信號。

三 實際電路分析

推挽電路中的兩只三極管各放大信號的半個周期，這就要求兩管放大性能相近（β值相差10%以內），否則放大后的信號兩半周期幅度不同，將出現明顯失真。交越失真也是推挽電路的特有問題。象上面原理圖中的三極管都沒有加靜態偏流，在輸入信號很弱時，三極管放大能力很小，甚至會因發射結不能導通而失去放大作用。這樣每當輸入信號幅度接近零時，也就是在兩只推挽管輪換工作開始和終了的時候，輸出信號就不能很好銜接，出現嚴重失真。為了解決這些問題，在許多實際應用電路中，都要為三極管加上很小的正偏壓，使電路既高效又能減小失真。

圖3是收音機中常用的功放電路。它的靜態工作電流由偏置電阻R8調整，一般兩管總靜態集電極電流為4～8mA。R10為負反饋電阻，用以減小失真并降低對三極管“配對”要求。為了減小輸入信號在R9、R10這兩電阻上的損失，它們的阻值都比較小。電容人C7用來改善音質。

原理圖中用兩組電源供電，實際使用上很不方便，這里在負載揚聲器上串入一只大容量電容C64。對音頻電流來說，C64可以看成是通路。輸入信號正半周時，BG13管的輸出電流通過揚聲器對是C64充電，在它上面產生極性“左正右負”的電壓。在信號負半周時，BG13截止，電容C64即通過BG14和揚聲器放電，充當了BG14的電源。這樣只用一組電源，就能使電路正常工作。

為了減小失真，電路也要為三極管提供靜態電流。**電阻R73既是前級電壓放大管BG12（圖中未畫出）負載的一部分，又是互補功放管的基極偏流電阻。當BG12的輸出電流通過R73，及二極管BG39時，在它們上面產生的電壓降即為BG13、BG14兩管發射結偏壓之和（兩管發射極電阻很小，可忽略）。這個電壓的大小，決定了互補功放管的工作電流。R73阻值變化或是通過它的前級工作電流變化時，都會影響功放管的工作點，這是在調整時要注意的。

與R73串聯的二極管BG39是用來穩定互補管靜態工作點的。**它是一只硅二極管，電流通過它時在上面產生0.7V左右的電壓降。環境溫度升高時，二極管的正向電阻降低，兩端的電壓降也會減小，便使互補管的基極偏壓跟著降低，抵消了工作電流因溫升而增大的趨勢。電阻R74與二極管并聯，可防止二極管短路損壞時，功放管因電流過大而燒毀。

功率放大電路是電子技術中的一個重要組成部分，其主要任務是將輸入信號放大到足夠的功率，以驅動負載工作。在許多應用中，如音頻放大器、無線通信、電源管理等，都需要使用功率放大電路。