目錄

1 互補功率放大器基礎知識

1.1 工作原理

1.2 電路結構

1.3 優點

1.4 缺點

1.5 應用

1.6 總結

2 OCL乙類互補功率放大電路

2.1 電路結構

2.2 工作原理

2.3 優點

2.4 缺點

2.5 總結

3 OCL甲乙類互補功率放大電路

3.1 電路結構

3.2 工作原理

3.3 優點

3.4 缺點

3.5 總結

4 OTL甲乙類互補功率放大電路

4.1 電路結構

4.2 工作原理

4.3 優點

4.4 缺點

4.5 總結

硬件工程師筆試面試相關文章鏈接

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1 互補功率放大器基礎知識

互補功率放大器（Complementary Power Amplifier），也常被稱為推挽放大器（PushPull Amplifier），是一種廣泛用于音頻放大和電源轉換等應用的電路。它通過使用一對互補的晶體管（一個NPN和一個PNP）來實現高效率和大功率輸出。

1.1 工作原理

互補功率放大器的基本工作原理是利用一對互補的晶體管在不同的半周期中分別導通，從而實現對整個輸入信號周期的放大。在正半周期，NPN晶體管導通，而在負半周期，PNP晶體管導通。這樣，輸出信號的正負半波都能得到放大，從而實現推挽效果。

1.2 電路結構

互補功率放大器通常包括以下主要部分：

輸入級：接收輸入信號并進行初步放大。

驅動級：通常由一個或多個放大器組成，用于驅動互補晶體管。

輸出級：由一對互補晶體管（NPN和PNP）組成，負責輸出放大后的信號。

電源：提供必要的直流電源電壓，通常為雙電源以支持正負半波的放大。

1.3 優點

高效率：互補功率放大器在理想情況下可以達到接近100%的效率，因為在整個輸入信號周期中，至少有一個晶體管是導通的。

大功率輸出：由于互補晶體管的推挽工作方式，可以輸出較大的功率。

低失真：通過適當的設計，互補功率放大器可以實現較低的失真。

良好的散熱性能：由于效率較高，互補功率放大器在工作時產生的熱量較少，有助于提高電路的穩定性和可靠性。

1.4 缺點

設計復雜：與單端放大器相比，互補功率放大器的設計和調試更為復雜。

需要雙電源：通常需要雙電源供電，這可能會增加電路的復雜性和成本。

可能存在交越失真：在輸入信號接近零時，兩個晶體管都可能處于截止狀態，導致輸出信號出現失真。

1.5 應用

音頻放大：用于放大音頻信號，驅動揚聲器。

電源轉換：在開關電源中，互補功率放大器用于實現高效的電源轉換。

電機控制：在電機控制系統中，用于驅動電機。

通信設備：在某些通信設備中，用于信號放大。

1.6 總結

互補功率放大器是一種高效的功率放大電路，適用于需要大功率輸出的應用。它通過使用一對互補晶體管實現推挽放大，從而提高效率和輸出功率。盡管設計和調試可能較為復雜，但其高效率、大功率輸出和低失真的優點使其在許多領域得到廣泛應用。

2 OCL乙類互補功率放大電路

OCL（Output Capacitor Less，無輸出電容）乙類互補功率放大電路是一種常用的音頻功率放大電路，它屬于推挽放大器的一種。這種電路設計旨在提供高效率和較好的音質，同時避免使用輸出耦合電容，簡化了電路設計。

2.1 電路結構

OCL乙類互補功率放大電路通常包括以下主要部分：

輸入級：通常是一個差分放大器，用于接收輸入信號并進行初步放大。

推動級：用于放大來自輸入級的信號，并驅動互補輸出級。

輸出級：由一對互補晶體管（NPN和PNP）組成，負責輸出放大后的信號。

偏置電路：為輸出級晶體管提供適當的靜態工作點，確保它們在無信號時處于截止狀態。

電源：提供必要的直流電源電壓，通常為雙電源以支持正負半波的放大。

2.2 工作原理

在OCL乙類互補功率放大電路中，互補晶體管在不同的半周期中分別導通，從而實現對整個輸入信號周期的放大：

在正半周期，NPN晶體管導通，PNP晶體管截止，電流流過NPN晶體管和負載。

在負半周期，PNP晶體管導通，NPN晶體管截止，電流流過PNP晶體管和負載。

由于晶體管在無信號時處于截止狀態，因此不需要輸出耦合電容來隔離直流分量，這是“無輸出電容”（OCL）名稱的由來。

2.3 優點

高效率：由于晶體管在無信號時不導通，因此功耗較低，效率較高。

簡化設計：不需要輸出耦合電容，簡化了電路設計。

較好的音質：避免了輸出耦合電容可能引入的相位失真和頻率響應問題。

2.4 缺點

交越失真：在輸入信號接近零時，兩個晶體管都可能處于截止狀態，導致輸出信號出現失真。

熱管理：由于輸出級晶體管在導通時承受較大的電流，需要良好的散熱設計。

2.5 總結

OCL乙類互補功率放大電路是一種高效的音頻功率放大電路，它通過使用互補晶體管實現推挽放大，避免了使用輸出耦合電容，簡化了電路設計。盡管存在交越失真的問題，但通過適當的設計和熱管理，可以實現高效率和較好的音質，使其在音頻放大領域得到廣泛應用。

仿真實驗如下圖所示：

3 OCL甲乙類互補功率放大電路

OCL（Output Capacitor Less，無輸出電容）甲乙類互補功率放大電路是一種廣泛使用的音頻功率放大電路，它結合了甲類和乙類放大器的優點，旨在提供高效率和低失真的性能。

3.1 電路結構

OCL甲乙類互補功率放大電路通常包括以下主要部分：

輸入級：通常是一個差分放大器，用于接收輸入信號并進行初步放大。

推動級：用于放大來自輸入級的信號，并驅動互補輸出級。

輸出級：由一對互補晶體管（NPN和PNP）組成，負責輸出放大后的信號。這些晶體管在靜態時有輕微的導通，以減少交越失真。

偏置電路：為輸出級晶體管提供適當的靜態工作點，確保它們在無信號時有輕微的導通。

電源：提供必要的直流電源電壓，通常為雙電源以支持正負半波的放大。

3.2 工作原理

在OCL甲乙類互補功率放大電路中，互補晶體管在不同的半周期中分別導通，從而實現對整個輸入信號周期的放大：

在正半周期，NPN晶體管導通，PNP晶體管截止，電流流過NPN晶體管和負載。

在負半周期，PNP晶體管導通，NPN晶體管截止，電流流過PNP晶體管和負載。

由于晶體管在靜態時有輕微的導通，因此可以減少交越失真，這是甲乙類放大器的特點。

3.3 優點

低失真：靜態時晶體管有輕微的導通，減少了交越失真。

高效率：與甲類放大器相比，甲乙類放大器在信號擺動時晶體管導通時間更長，因此效率更高。

簡化設計：不需要輸出耦合電容，簡化了電路設計。

較好的音質：避免了輸出耦合電容可能引入的相位失真和頻率響應問題。

3.4 缺點

熱管理：由于輸出級晶體管在導通時承受較大的電流，需要良好的散熱設計。

靜態功耗：由于晶體管在靜態時有輕微的導通，因此有一定的靜態功耗。

3.5 總結

OCL甲乙類互補功率放大電路是一種高效的音頻功率放大電路，它通過在靜態時讓晶體管有輕微的導通來減少交越失真，同時保持較高的效率。盡管存在一定的靜態功耗和熱管理問題，但通過適當的設計和熱管理，可以實現低失真和較好的音質，使其在音頻放大領域得到廣泛應用。

仿真實驗如下圖所示：

4 OTL甲乙類互補功率放大電路

OTL（Output TransformerLess，無輸出變壓器）甲乙類互補功率放大電路是一種常用的功率放大電路，它結合了甲類和乙類放大器的特點，旨在提供較低的失真和較高的效率。

4.1 電路結構

OTL甲乙類互補功率放大電路通常由以下部分組成：

一對互補晶體管（NPN和PNP），它們在不同的半周期中分別導通，以實現對整個輸入信號周期的放大。

一個或多個偏置元件，為晶體管提供適當的靜態工作點，確保它們在無信號時有輕微的導通，從而減少交越失真。

電源，通常為單電源供電，輸出端有電容耦合至負載。

4.2 工作原理

在OTL甲乙類互補功率放大電路中，互補晶體管在不同的半周期中分別導通，實現對整個輸入信號周期的放大：

正半周期時，NPN晶體管導通，PNP晶體管截止，電流流過NPN晶體管和負載。

負半周期時，PNP晶體管導通，NPN晶體管截止，電流流過PNP晶體管和負載。

通過在靜態時讓晶體管有輕微的導通，可以減少交越失真，這是甲乙類放大器的特點。

4.3 優點

低失真：由于晶體管在靜態時有輕微的導通，減少了交越失真。

高效率：與甲類放大器相比，甲乙類放大器在信號擺動時晶體管導通時間更長，因此效率更高。

簡化設計：不需要輸出耦合電容，簡化了電路設計。

較好的音質：避免了輸出耦合電容可能引入的相位失真和頻率響應問題。

4.4 缺點

熱管理：由于輸出級晶體管在導通時承受較大的電流，需要良好的散熱設計。

靜態功耗：由于晶體管在靜態時有輕微的導通，因此有一定的靜態功耗。

4.5 總結

OTL甲乙類互補功率放大電路是一種高效的音頻功率放大電路，它通過在靜態時讓晶體管有輕微的導通來減少交越失真，同時保持較高的效率。盡管存在一定的靜態功耗和熱管理問題，但通過適當的設計和熱管理，可以實現低失真和較好的音質，使其在音頻放大領域得到廣泛應用。

仿真實驗如下圖所示：

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