功率放大電路及應用

李新

摘 要：在實際中，不同的功放電路要求放大器工作在不同的狀態。文章闡述了放大器在不同狀態下的特性和應用。

關鍵詞：功放電路；特性；應用

引言

無論是分立元件放大電路還是集成放大電路，其末級都要接負載，而要驅動負載，放大電路的末級就要輸出較大的功率。能夠向負載提供足夠功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。在能量控制和轉換方面，功率放大電路和其它放大電路沒有本質上的區別，只是功放既不單純追求輸出高電壓，也不單純追求輸出大電流，而是追求在一定的電源電壓下，輸出盡可能大的功率和效率。放大器的工作狀態不同，特性也不同，因此在實際中，要根據功放電路不同的要求選擇不同的工作狀態。

1 功放的特性及應用

功率放大電路根據晶體管導通時間的不同，可分為甲類、乙類、甲乙類和丙類等。[1]

1.1 甲類功放

當功放管的靜態工作點設置在負載線的中間時，功放管在輸入信號的整個周期內都處于導通狀態，稱為甲類工作狀態，簡稱甲類功放。甲類功放的優點是非線性失真小，但缺點是靜態電流大、管耗大、輸出功率小、效率低，效率的理論最大值為50%。由于非線性失真小，甲類功放可用在寬帶功率放大器中。由于效率低、輸出功率小，甲類功放可用在小功率放大電路，也可采用功率合成技術，實現多個功率放大器的聯合工作，來獲得較大的輸出功率。

1.2 乙類功放

當功放管的靜態工作點設置在截止區時，功放管只在信號為正時導通，而信號為負時截止，即功放管僅在輸入信號的半個周期內導通，稱為乙類工作狀態，簡稱乙類功放。乙類功放的優點是管耗小，效率高，效率的理論最大值為78.5%，實際應用中效率為50%左右。缺點是輸出信號缺少半個周期，失真較大。為了彌補這種失真，從而輸出完整的信號波形，通常采用兩個互補的三極管輪流導通，構成互補對稱功率放大電路。但當兩個三極管輪流導通時，由于死區電壓的存在，當輸入信號小于功放管的死區電壓時，管子仍處于截止狀態，因此在兩管輸出波形的交接處存在失真，這種失真稱為“交越”失真。

1.3 甲乙類功放

當功放管的靜態工作點設置在負載線的下部靠近截止區時，在輸入信號的整個周期內，功放管的導通時間大于半個周期，小于一個周期，稱為甲乙類工作狀態，簡稱甲乙類功放。

在乙類互補功率放大電路中，給兩個三極管的基極加上恰當的偏置，使兩個三極管在靜態時均處在微導通狀態，當兩個三極管輪流導通時，交替過程比較平滑，從而減小交越失真。甲乙類功放的典型應用是音頻放大輸出。

1.4 丙類功放

在輸入信號的整個周期內，功放管的導通時間小于半個周期，稱為丙類工作狀態，簡稱丙類功放。除了功放管，丙類功放還包含既起濾波作用又起阻抗匹配作用的輸出調諧回路，同時基極偏置電路和集電極偏置電路有特殊要求。丙類功放又因工作狀態的不同分為欠壓、臨界和過壓三種工作狀態。三極管工作在放大區和截止區時稱為欠壓狀態，三極管剛好不進入飽和區時稱為臨界工作狀態，三極管進入飽和區時稱為過壓狀態。三種狀態時集電極輸出的波形分別為尖頂余弦脈沖、略微平緩的余弦脈沖和頂端凹陷的余弦脈沖。丙類放大器可和諧振回路共同構成丙類諧振功率放大器或丙類倍頻器。丙類功放工作在過壓和臨界狀態時效率高，理論上可達到100%，實際效率為70%左右。

2 典型電路及應用

按輸出耦合方式的不同，功率放大電路又分為變壓器耦合功率放大電路、無輸出變壓器（OTL）功率放大電路、無輸出耦合電容（OCL）功率放大電路及雙向推挽無輸出變壓器（BTL）功率放大電路等。此外，功率放大電路還可分為分立元件功率放大電路和集成功率放大電路。[2]

隨著電子技術的發展，集成電路已成為現代電子電路中的核心器件，廣泛應用于各種電子設備中。LM386是一種音頻集成功率放大電路，具有頻響寬、功耗低、電壓增益可調節、適用的電源電壓范圍寬、外接元件少和總諧波失真小等優點，廣泛應用于錄音機、收音機和對講機中

隨著放大電路的進一步研究，其分類越來越多，應用也越來越廣泛。只有掌握了放大電路的各類狀態，才能根據需要靈活應用。

參考文獻

[1]蘇士美.模擬電子技術[M].北京：人民郵電出版社，2007：124.

[2]袁明文，謝廣坤.電子技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2013：65.

[3]黃冬梅.電子技術[M].北京：中國輕工業出版社，2011：127.