以输出功率为主要作用的放大电路称为功率放大电路。它不仅要有合适的电流输出,还要有较高的电压输出。一般来说,对功率放大器的要求是:具有足够大的输出功率,并且使功率放大电路中的晶体管工作在接近极限运行状态;效率要高;非线性失真要小;功放管的散热要好。
功率放大器按工作状态分为甲类、乙类和甲乙类三种。
一单管甲类功率放大电路典型的单管甲类功率放大电路如图3-20所示。单管功率放大器的静态工作点设在交流负载线的中点,在信号的整个周期内集电极电路都有电流通过,这种工作状态称为甲类。甲类功放的失真较小,效率不大于50%,实际效率只有30%—400/0,静态管耗大,故只用在小功率放大电路或作为大功率输出电路的推动级。
二、乙类功率放大电路1.乙类推挽功率放大电路乙类推挽功率放大电路如图3-21所示。用输入变压器将输入信号进行倒相,即将输入信号M变换成大小相等、相位相反的两个信号,并将它们分别加到Vl和V2管的输入端。
因为VT1、VT2管是轮流导通的,导通管输出的信号电压幅值接近电源电压,当导通管集电极电流流过输出变压器半个绕组时,与截止管相连的那半个绕组中感应出相反的电动势。与电源电压一起加到截止管上,使截止管承受的反向电压最大值接近于两倍电源电压。
乙类推挽功率放大电路的效率较高,实际功率可达600/0左右,整体对称性好,偏置电路简单,工作点稳定且易调整,易于与负载相匹配,输出功率较大,在较多场合使用,但也存在Vl、V2管制作要求高、体积大等缺点。特别是在两个三极管交替工作时,由于三极管的非线性产生了波形失真,这种失真出现在两个三极管交替导通的衔接处,故称为交越失真。
要克服交越失真,只要在静态时给VT1、VT2管设置一个很小的正向偏置电压,使VT1、VT2管处于微导通状态,即让放大器工作在甲乙类状态。
2.乙类互补功率放大电路(1) OTL功率放大电路。无输出变压器的互补对称推挽功率放大电路称为OTL功率放大电路,典型的OTL功率放大电路如图3-22所示。
图3-22中VT1和VT2是一对导电类型不同但特性配对的功放管,在工作时互为补偿,又称为互补对称的OTL功率放大电路。由于VT1和VT2工作在乙类放大状态,故也存在交越失真,为了克服交越失真,可在VT1和VT2两个基极之间设置一定的偏置电压,使VT1和VT2处于微导通状态,即让放大电路工作在甲乙类状态。
带有负反馈的OTL功率放大电路如图3-23所示。VT2和VT3是互补对称的功放管,VD14和VD2是它们的偏置电路,由R磁引入电压并联负反馈以稳定输出端的电压。V3是推动级,调整VT的基极电流,可调整VT2和VT3的工作电压,使之都处于甲乙类放大状态。C2是输出电容,同时又充当一个电源来保证功放管正常工作,其容量要足够大。
(2) OCL功率放大电路。无输出电容的互补对称推挽功率放大电路称为OCL功率放大电路。该电路的低频特性好,但必须用两组相同的电源供电。由于频率响应好,负反馈深、失真小,工作稳定,便于集成化,在要求低频特性较高的场合中采用。