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電子學
第八版
Floyd
第七章
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摘要
功率放大器
功率放大器是可以在輸出端產生一個複製輸入信號的一
個大信號放大器。在這個情況下顯示輸出是輸入的反相
複製品。
Vin
0
Av
Vout
0
通常功率放大器的熱散逸問題是必須被考慮(大約1W 或1W 以上)。
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摘要
A類功率放大器
A類功率放大器是一個在線性區動作的大信號放大器。
理想上A類功率放大器
是在交流負載線的中
心動作。
注意到一個A類放大器的直
流放大器散逸在沒有信號時
最大。直流功率散逸是ICQ
與 VCEQ的乘積。
IC
Ic(sat)
交流負載線
ICQ
Q
直流負載線
0
VCEQ
Vce(cutoff)
VCE
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摘要
A類功率放大器的效率
功率增益是傳送給負載的功率與輸入功率的比值。傳送
到負載的最大信號功率不會大於 0.5 ICQVCEQ。
A類功率不是很有效率，因此限制在低功率應用。一個A類放大
器的最大理論的效率是0.25(或者 25%)，實際上還會更低。
傳送到負載的功率是200mW，電壓源在400mA時是12V試求這個
放大器的效率是多少? 6.7%
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摘要
A類功率放大器
(a)假如輸入信號是3Vpp，預期在揚聲器的電壓是多少？
(b)傳送到揚聲器的功率是多少？
(a) 這個CC 放大器增益接
近1。輸出電壓接近輸
入電壓等於3Vpp。
(b):傳送到喇叭的功率是：
V 2 1.06 Vrms 
P

R
8
= 140 mW
VCC
+12 V
Vin
C1
R1
10 k
Q1
0.22 m
F
Q2
2
C2
R2
22 k
RE
100 m
F
22 
2W
Vout
揚聲器
8
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摘要
A類功率放大器
在輸入電壓是3 Vpp時，輸入功率是多少？功率增益是多少？
假設達靈頓 b = 10,000。
VCC
+12 V
Rin (tot )  6.15 k
2
2
1.06
V

V
R
rms 
Pin 

10 k
C
V
Q
Rin (tot )
6.15 k
= 0.183 mW
0.22 m
F
功率增益是:
R
Rin (tot )
2
2 6.15 k
22 k
Ap  Av
1
RL
8
= 769 注意到這近似於 140 mW/0.183 mW
1
1
in
1
Q2
C2
2
RE
100 m
F
22 
2W
Vout
揚聲器
8
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摘要
A類功率放大器
先前例子的電路可以用Mulitisim模擬檢查
輸入軌跡(紅)和輸出軌跡
(藍)幾乎是相同。
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摘要
推挽式放大器
推挽式放大器是用兩個電晶體在一起工作。一個在正半
週導通。另一個在負半週導通。這是B類操作。
輸入
變壓器
Q1
npn
Vs
輸出
變壓器
VCC
Q2
npn
Vout
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摘要
推挽式放大器
在增加一個順向二極體，信號不用去克服基極-射極的順
向偏壓。這是AB類操作。
VCC
Q1
npn
Vs
VCC
Q2
npn
RL
Vout
注意這兩個電晶體都是
npn型
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摘要
推挽式放大器
VCC
互補對稱的推挽式放大器使用
一個npn電晶體和另一個工作
在負半週的pnp電晶體。
R1
Q1
D1
這二個二極體使電晶體偏壓在輕微
導通。因為這個輕微導通，使電晶
體在AB類操作和導通稍微的超過輸
入週期的1/2。
D2
Q2
Vs
RL
R2
–VCC
AB類動作比B類動作的優點是什麼？
可以消除交越失真
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摘要
推挽式放大器
npn互補推挽式放大器的交流負載線如圖所示 。
注意Q點靠近負載線
的右邊末端附近 。
IC
Ic(sat)
Ic(sat) 是由負載電阻
決定，並且求得:
I c ( sat ) 
VCC
RL
交流負載線
Ic
Q-點
ICQ
VCE
VCEQ
Vce
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摘要
推挽式放大器
繪出 npn電晶體的交流
負載線。
VCC
+15 V
R1
510 
在Ic(sat)和VCC之間繪出交流負載
線。
Q1
D1
IC
D2
VS
0.5 A
Q2
R2
510 
+15 V
VCE
-VCC
-15 V
RL
30 
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摘要
推挽式放大器
VCC
+15 V
最大峰值電壓總是比電壓源小，
在這放大器顯示，最大輸出電
壓約+10V，因為在輸入的峰值
時需要最大的偏壓電流。
R1
510 
Q1
D1
對一個固定的負載電阻，使用較小的
偏壓電阻或更高β的電晶體(例如達靈
頓電晶體)，能使峰值電壓更大。
D2
VS
Q2
R2
510 
-VCC
-15 V
RL
30 
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摘要
推挽式放大器
VCC
+15 V
雖然互補對稱推挽放大器顯示
有好的功率增益和效率，但是
他沒有任何電壓增益。
R1
510 
Q1
D1
D2
VS
為什麼沒有電壓增益？
每個電晶體都是CC放大器。
Q2
R2
510 
-VCC
-15 V
RL
30 
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摘要
VCC
+15 V
推挽式放大器
這裡，達靈頓電晶體已經取代單
一的電晶體，偏壓電阻器變大
(較少功率消耗)，額外增加了兩
個二極體。由於達靈頓電晶體，
儘管使用了較大的偏壓電阻，最
大的輸出電壓可以更大。
R1
5.1 k
D1
D2
Vout
Vin
D3
RL
30 
D4
在這個電路為什麼使用
四個二極體？
每個輸入端有兩個基極-射極的偏
壓。
R2
5.1 k
-VCC
-15 V
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摘要
推挽式放大器
在實驗手冊的電路，使用直接交連的共射放大器去推動推挽放大
器，在這個電路CE放大器是推挽放大器的偏壓路徑。
+VCC
+9.0 V
R1
10 k
若要使電路在理想設定，如
何調整R5？
R3
68 k
監看直流輸出電壓，然後調
整使它等於 0V。
C1
Vs
1.0 µF
R5
5 k
R2
10 k
D1
1N914
D2
1N914
Q3
2N3904
Q1
2N3904
0V
Q2
2N3906
R4
2.7 k
-VCC
-9.0 V
Vout
RL
330 
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摘要
C類放大器
C類放大器偏壓成導通，遠遠少於180度，它們常常使
用在射頻應用。例如RF振盪器和調變器。
當輸入信號超過 |VBB| + VBE時電
晶體才導通。因為C類放大器只
有在很小比例的時間內導通，因
此其效率非常高 。
+VCC
RC
Vout
C
RB
Vin
– VBB
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摘要
C類放大器
C類放大器常用在振盪器。並聯諧振電路接在集極，且
由每個輸入週期的集極電流短暫脈衝來維持振盪。
+VCC
C2
C3
Ic
Vout
C1
Vout
L
RB
Vin
– VBB
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摘要
C類放大器
具有箝位偏壓的電路，偏壓電阻被接地，C1被充電(透
過基極-射極間的二極體)到比正峰值電壓少 0.7 V。
+VCC
除了在輸入的峰值附
近，箝位電路的電晶
體大部分都是截止狀
態R1C1時間常數必須
要遠大於輸入信號的
週期。
L
C2
≈Vp – 0.7 V
Vp
Q conducts
0.7 V
–Vp
–
+
0
–Vp
Q conducts
C1
Q
R1
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摘要
故障檢修
+15 V
假定最近結構的推挽放大器只顯示交
流輸出信號的下半部分。你如何去找
出問題？
VCC
+15 V
R1
510 
你必須從DC測量開始，
Q1
0.0 V
-3.0 V
D1
D2
VS
Q2
R2
510 
-15 V
-VCC
-15 V
RL
30 
檢查直流電壓，將發現
這不是期待的讀值！
你可以指出問題在哪裡？
二極體D2可能開路。拆下二
極體並檢查。
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選擇重要詞彙
A類 完全工作於線性區域的放大器型態。
(Class A)
功率增益 放大器輸出功率與輸入功率的比值。
(Power gain)
效率 輸出到負載的功率與電源輸入功率的比值。
(Efficiency)
B類 因為偏壓在截止點上，所以只能工作於輸入週
(Class B) 期的180度線性區域的放大器型態。