第03章生物醫(yī)學常用放大器

醫(yī)學電子學基礎醫(yī)學工程與電子科學學院張展召15090050475271391311第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第三章生物醫(yī)學常用放大器第四節(jié)功率放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器第一節(jié)生物電信號的特點

一、生物電信號的基本特性二、生物醫(yī)學放大器的基本要求第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器一、生物電信號的基本特性1.生物信號的定義：攜帶生物信息的信號。生物電信號：如心電、腦電、肌電等非生物電信號：如體溫、血壓、呼吸等分類：注意：非生物電信號的采集需要合適傳感器將其轉換成電信號。

第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（1）頻率特性：生物電信號的頻帶主要在低頻和超低頻范圍內。如腦電信號的頻帶集中在0.5Hz至100Hz范圍；心電信號的頻帶在0.05Hz至100Hz；肌電信號的頻帶為10Hz至2KHz。（2）幅值特性：生物電信號的幅度較小，只有毫伏級甚至微伏級。如腦電信號在幾微伏到幾百微伏變化，肌電信號在幾微伏到幾千微伏變化。2.生物電信號的特性第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器二、生物醫(yī)學放大器的基本要求基本要求：由于生物醫(yī)學信號頻率較低且頻帶較寬、阻抗較高且幅度較低和信噪比較小的特點，選用放大器有如下要求：1.高放大倍數(shù)4.低噪聲2.高輸入阻抗5.低漂移3.高共模抑制比6.合適的頻帶第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器第二節(jié)負反饋放大器

一、反饋的基本概念二、負反饋的基本類型

三、負反饋對放大器性能的影響第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器一、反饋的基本概念(一)反饋的定義凡將放大器輸出端的信號（電壓或電流）的一部分或全部引回到輸入端，與輸入信號迭加，稱為反饋（feedback）。方框圖如下所示：基本放大電路A反饋電路F+–第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器A

無反饋時的放大倍數(shù)F

反饋網(wǎng)絡的反饋系數(shù)（1）由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡兩部分組成。（2）反饋信號與輸入信號在放大器的輸入端疊加。（3）基本放大器的凈輸入信號輸入信號凈輸入信號反饋信號輸出信號第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

1.正反饋和負反饋正反饋：反饋使凈輸入信號增加，使輸出量增大。負反饋：反饋使凈輸入信號減小，使輸出量減小。判定方法：采用瞬時極性法.（1）在放大器的輸入端，假定輸入信號電壓ui處于某一瞬時極性。如用“＋”號。（2）按照電壓信號傳輸方向，根據(jù)放大器基-射同相，基-集反相原則，判斷反饋信號uf瞬時極性。（3）如果反饋信號的瞬時極性使凈輸入減小，則為負反饋；反之為正反饋。（二）反饋的類型及其判定方法第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

注意：正反饋雖然能使放大倍數(shù)增加，但卻造成放大器的不穩(wěn)定性，只用于振蕩電路。負反饋雖然降低放大倍數(shù)，但能有效改善放大器的性能。2.直流反饋和交流反饋直流反饋：反饋只對直流起作用。交流反饋：反饋只對交流信號起作用。交直流反饋：既有直流量又有交流量的反饋。直流負反饋的作用:穩(wěn)定靜態(tài)工作點。交流負反饋:改善放大電路動態(tài)性能。交直流負反饋:既可穩(wěn)定Q點又可改善動態(tài)參數(shù)。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器在直流通路中，如果有反饋存在，則為直流反饋。在交流通路中，如果有反饋存在，則為交流反饋。如果在直、交流通路中，反饋回路都存在，即為交、直流反饋。電路特點:(1)反饋網(wǎng)絡中串接隔直電容，可以隔斷直流，反饋只對交流起作用。

(2)如果在起反饋作用電阻兩端并聯(lián)旁路電容，反饋只對直流起作用。判定方法：第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器Rf、Re2直流負反饋Rf、Re2交流負反饋第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

根據(jù)反饋輸出采樣信號的不同，又分為電壓反饋和電流反饋。如果反饋信號取自輸出電壓信號，叫電壓反饋。如果反饋信號取自輸出電流信號，叫電流反饋。

判定方法：當輸出電壓短路

uo=0，若反饋消失為電壓反饋,反之則為電流反饋。3.電壓反饋和電流反饋第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器電壓反饋RLuoRLiE電流反饋第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

根據(jù)反饋信號在輸入端與輸入信號比較形式的不同，可以分為串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋。串聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號在輸入回路中以電壓的形式相加減。并聯(lián)反饋：反饋信號與輸入信號在輸入回路以電流形式相加減。

判定方法：如輸入信號Xi與反饋信號Xf在輸入回路的不同端點，則為串聯(lián)反饋。如輸入信號Xi與反饋信號Xf在輸入回路的相同端點，則為并聯(lián)反饋。4.串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

iiifibufuiubeube=ui-uf反饋到發(fā)射極為串聯(lián)反饋

ib=ii-if

反饋到基極為并聯(lián)反饋第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器二、負反饋的基本類型

由于反饋網(wǎng)絡在放大器輸出端有電壓和電流兩種取樣方式，在放大電路輸入端有串聯(lián)和并聯(lián)兩種求和方式，負反饋放大器構成四種反饋類型。

電壓串聯(lián)負反饋電流串聯(lián)負反饋電壓并聯(lián)負反饋電流并聯(lián)負反饋第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器電路如圖所示（射隨器）+C1+ui–ReRb

+UCCC2RL+uo–++ud

–

+uf–Re

介于輸入輸出回路之間，有反饋存在。反饋電壓uf=uo，反饋量與輸出電壓有關，為電壓反饋。反饋類型分析如下：（一）電壓串聯(lián)負反饋從輸入端來看：ud

=ui

–uf，以電壓形式相加減，故為串聯(lián)反饋。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

正、負反饋的判斷：采用“瞬時極性法”

假設某一瞬時，在放大器的輸入端加入一個正極性的輸入信號，如圖所示。按信號傳輸方向依次判斷相關點的瞬時極性，最后確定反饋信號的瞬時極性為正。因此反饋使凈輸入ud

減小，為負反饋。反饋類型——電壓串聯(lián)負反饋電壓負反饋—

穩(wěn)定輸出電壓—負載變化時，輸出電壓穩(wěn)定—輸出電阻↓穩(wěn)壓過程：RLuOufud(ube)

uO第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（二）電流串聯(lián)負反饋反饋類型分析如下:RE連接輸入、輸出回路，為反饋電阻。凈輸入信號ube

=ui-uf以電壓形式比較，為串聯(lián)反饋。uf

=ieRE

icRC

，uf

正比于輸出電流，為電流反饋。RB1RCC1C2RB2RERL++UCCuiuo++––RSuS–+–ubeuf第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器根據(jù)瞬時極性法，反饋電壓uf

削弱了凈輸入電壓大小，為負反饋。結論：反饋類型—電流串聯(lián)負反饋

電流負反饋具有穩(wěn)定輸出電流的作用。穩(wěn)流過程：ibIcUfUbeIc第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（三）電壓并聯(lián)負反饋RF為輸出與輸入聯(lián)系支路，因此有反饋存在。凈輸入信號為：ib=ii-if，以電流形式相比較，為并聯(lián)反饋。反饋電流削弱凈輸入電流ib。為負反饋。反饋RF取自于輸出電壓，為電壓反饋。反饋類型—電壓并聯(lián)負反饋+UCCRCC1RF++––RS+–C2+RLuSuiuoifiiib–穩(wěn)壓過程：UoifibicUo第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（四）電流并聯(lián)負反饋RF為反饋電阻，反饋取自電流端，為電流反饋。在輸入端以電流形式相比較，ib=ii-if，并聯(lián)反饋。反饋電流削弱了凈輸入電流。為負反饋。uouiiiibifuFRE2RFRC1RC2+UCCiE2電流反饋并聯(lián)反饋+–––第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器三、負反饋對放大器性能的影響基本放大電路A反饋電路F+–反饋電路的基本方程：ofXXF···=doXXA··=

A開環(huán)放大倍數(shù)

Af閉環(huán)放大倍數(shù)第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器1.降低放大倍數(shù)

則有：結論:負反饋使放大倍數(shù)下降,|1+AF|

稱為反饋深度，其值愈大，負反饋作用愈強。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器2.提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性例如，1+

AF

=

101，dA/A

=

10%則，dAf/Af

=

（10

%）1010.1

%引入負反饋后使放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器若|AF|>>1，稱為深度負反饋，此時：結論：深度負反饋條件下，放大倍數(shù)僅與反饋電路有關。而反饋電路一般由無源元件組成，受溫度影響較小，故Af比較穩(wěn)定。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器3.減少非線性失真無負反饋Auiuo大小有負反饋uiA接近正弦波Fuf略小略大ufuo+–uid改善波形的失真第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器4.展寬通頻帶放大器加入負反饋后，放大倍數(shù)下降，但通頻帶卻加寬了，如圖所示。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器5.對輸入、輸出電阻的影響(1)對輸入電阻的影響ii

A

FuiudufRiAFud無反饋時有反饋時串聯(lián)負反饋使輸入電阻增大Rif第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器并聯(lián)負反饋使輸入電阻減小ifiidii

A

FuiRiAFiidRif第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器電壓負反饋使輸出電阻減小電壓負反饋→穩(wěn)定輸出電壓（當負載變化時）→恒壓源→輸出電阻小。電流負反饋使輸出電阻提高電流負反饋→穩(wěn)定輸出電流（當負載變化時）→恒流源→輸出電阻大。（2）對輸出電阻的影響第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器總結：引入負反饋改善性能的一般原則要穩(wěn)定直流量——引直流負反饋要穩(wěn)定交流量——引交流負反饋要穩(wěn)定輸出電壓——引電壓負反饋要穩(wěn)定輸出電流——引電流負反饋要增大輸入電阻——引串聯(lián)負反饋要減小輸入電阻——引并聯(lián)負反饋第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器第三節(jié)直流放大器一、直流放大器的零點漂移二、差分放大器第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器一、直流放大器的零點漂移

1.零點漂移：輸入電壓為零，而輸出電壓緩慢變化的現(xiàn)象，簡稱零漂。如下圖所示。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器2.引起零點漂移的原因

（1）晶體管的參數(shù)(ICBO、UBE、β)隨溫度的變化而變化，引起電路中靜態(tài)工作點的變化，所以零點漂移也稱為溫度漂移（簡稱溫漂）。（2）電源電壓的波動：在多級直接耦合放大器中各級漂移中，又以第一級的漂移影響最為嚴重，減小輸入級的零點漂移，成為多級直接耦合放大器一個至關重要的問題。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器3.出現(xiàn)問題

零點漂移引起輸出電壓的變化與被放大的有用信號無法區(qū)別開，對于直流放大器，前級引起的零點漂移電壓，被后級放大，最后將掩蓋正常輸出，造成錯誤輸出。4.解決零漂的方法放大器的輸入級采用差分放大器。差分放大器具有抑制零點漂移的作用，廣泛用于集成電路的輸入級。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器二、差分放大器(differentialamplifier)輸入信號ui1、ui2由兩管的基極輸入，輸出電壓uo取自兩管的集電極。這種電路稱為雙端輸入—雙端輸出差分放大器。電路結構：T1、T2管特性和參數(shù)相同，具有相同的溫度特性。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（1）靜態(tài)時，IC1=IC2、UCl=UC2UO=UCl-UC2=0（2）溫度變化時

ΔIC1=ΔIC2ΔUCl=ΔUC2uo=ΔUCl-ΔUC2=0。由溫度變化引起的零點漂移被有效地抑制。差分放大器對稱結構對兩管所產生的同向溫度漂移具有較好的抑制作用，這是它的突出優(yōu)點。1.零點漂移的抑制第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器(1)共模輸入(common-modeinput)

兩管基極輸入信號大小相等，極性相同，即uil=ui2，這樣的輸入稱為共模輸入。差分放大器對共模信號沒有放大作用，即放大倍數(shù)為零。溫度變化所引起的零點漂移和其它干擾信號都可以視為共模信號，差分電路抑制共模信號能力的大小反映出它對零點漂移的抑制水平，在高質量的直流放大器中第一級總是采用差分放大器。

2.差分放大器對信號的放大作用第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器(2)差模輸入(differentialinput)

兩管基極輸入信號大小相等，極性相反，即uil=-ui2，這樣的輸入稱為差模輸入。差模輸入信號使兩管的集電極電流IC一增一減，相應的兩管的集電極電位一減一增，差動放大電路的輸出電壓為兩管各自輸出電壓變化量的兩倍，也就是將要放大的輸入信號。例如：ΔUCl=-1V，ΔUC2=1V，則u。=-1V-1V=-2V第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器改進原因：在實際電路中，完全對稱的情況并不存在，單靠電路的對稱性來抑制零點漂移是有限的；同時差分電路中每個管的集電極電位的漂移并未得到抑制，如果采用單端輸出則根本無法抑制漂移,必須從改進電路著手，來減小每個三極管自身的零點漂移。3.典型差分放大器的改進第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

（1）長尾式差分放大器電路特點：接入射極電阻RE、輔助負電源UEE，采用正負雙電源供電。為使電路左右平衡，設置調零電位器Rw。雙電源的作用：1）使信號變化幅度加大。2）IB1、IB2由負電源-UEE提供。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

射極電阻RE的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點，限制每一個三極管的漂移范圍，減小每個管子的零點漂移。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器該電路為雙端輸入—雙端輸出對稱差分放大器。電路性能分析：電路如右圖所示。①靜態(tài)分析：靜態(tài)工作點計算：第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

直流通路如右圖所示第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器②動態(tài)分析（單邊交流通路）RE對差模信號不起作用第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器若差分電路接入負載RL，對于差分輸入信號而言，RL中心電位為零,所以放大倍數(shù)變?yōu)椋狠斎腚娮栎敵鲭娮璧谌律镝t(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器③差分放大器共模抑制比（CMRR）的定義共模抑制比：放大器對差模信號的放大倍數(shù)和對共模信號的放大倍數(shù)之比。共模抑制比愈大，說明電路抑制零漂能力愈強。CMRR—CommonModeRejectionRatioKCMRR=KCMRR

(dB)=(分貝)第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器在差分電路中，提高共模抑制比的有效途徑是增大射極電阻RE，但會造成靜態(tài)工作點偏低，這在電子電路中是不可取的，采用恒流源來代替射極電阻是常用措施之一。（2）恒流源式差放電路第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器恒流源的作用:恒流源相當于阻值很大的電阻。恒流源不影響差模放大倍數(shù)。恒流源影響共模放大倍數(shù)，使共模放大倍數(shù)減小，從而增加共模抑制比，理想的恒流源相當于阻值為無窮的電阻，所以共模抑制比是無窮。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器4.差分放大器的輸入輸出方式

第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器第四節(jié)功率放大器三、集成功率放大器

二、互補對稱功率放大器一、功率放大器的特點和分類第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器一、功率放大器的特點和分類

1．功率放大器工作特點

（1）在不失真情況下能輸出盡可能大的功率。在選擇功放管時要特別注意集電極最大允許電流ICM、管壓降最大值UCEO、最大耗散功率PCM等極限參數(shù)的選擇，以確保管子安全工作。通常要給功放管加裝散熱片，防止管子因過熱而損壞。

第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器IcucePCMICMUCEM注意：功放電路中電流、電壓值都比較大，電路參數(shù)不能超過晶體管的極限值:ICM

、UCEM

、

PCM。

第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（2）效率要高。在輸出功率比較大的情況下效率問題尤為突出。功率放大器的最大輸出功率與電源所提供的功率之比稱為效率，用公式表示：Pom:負載上得到的交流信號功率。PE

：電源提供的直流功率第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（3）盡量減小非線性失真。由于功率放大器處于大信號工作狀態(tài)，輸出電壓和電流的變化幅度較大，有可能超出特性曲線的線性范圍，容易產生非線性失真。（4）功放管的散熱問題。實際功率放大電路中,為了提高輸出信號功率,在功放管一般加有散熱片。

（5）分析方法。功率放大器處于大信號極限工作狀態(tài)，必須采用圖解分析法。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器2.功率放大器的分類

通常按靜態(tài)工作點在交流負載線上的位置不同，功率放大器可分為甲類、乙類和甲乙類等三種工作狀態(tài)。如圖所示：

第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器靜態(tài)工作點位于負載線的中點，在輸入信號的整個周期內都有電流流過三極管。輸入交流信號為零時，直流電源仍提供有IC和UCE。電源提供的功率PE全部消耗在管子和電阻上。當有交流輸入信號加入時，其中一部分轉換為有用的輸出功率，另一部分轉換為管耗。其特點為工作狀態(tài)失真小，靜態(tài)電流大，管耗大，效率低。（1）甲類功率放大器第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（2）乙類功率放大器

靜態(tài)時IC＝0，乙類放大器的管耗基本為零。當有交流信號輸入后，電源供給的直流功率大部分轉換為交流輸出，效率提高了。在乙類工作狀態(tài)時，加入輸入信號的整個周期內，放大器只在半個周期內導通，另半個周期則截止，波形產生了嚴重的失真。其特點為靜態(tài)電流為零，管耗小，效率高。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器甲乙類功率放大器的靜態(tài)工作點位于甲類和乙類之間，靠近截止區(qū)，在這種情況下，靜態(tài)值IC較小，功放管的靜態(tài)功耗也較小。電路加入交流輸入信號后，電壓、電流波形在負半周也產生了失真。其特點為靜態(tài)電流小，管耗小，效率高。（3）甲乙類功率放大器第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器引入原因：在甲乙類和乙類狀態(tài)下工作時，雖然提高了功率放大器效率，但產生了嚴重的失真。既要保證靜態(tài)時管耗小，又要輸出失真小，只能從電路結構上想辦法。下面介紹工作在乙類或甲乙類狀態(tài)的互補對稱功率放大器。二、互補對稱功率放大器第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

（1）電路結構特點:NPN、PNP兩管特性一致，雙電源供電，輸出無隔直電容。1.OCL互補對稱功率放大器(OutputCapacitorLess)第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（2）工作原理分析靜態(tài)分析：ui

=0V

T1、T2均不工作

uo

=0V動態(tài)分析：設ui

為正弦波ui正半周T1導通、T2截止io=ic1

;ui負半周T1截止、

T2導通io=ic2T1、T2都只在半個周期內工作,稱為乙類放大。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器乙類放大的特點：(1)靜態(tài)電流等于零；(2)每管導通時間等于半個周期；(3)降低了靜態(tài)工作電流，但產生交越失真。結論：兩個三極管一個正半周，一個負半周輪流導電，在負載上將正半周和負半周合成在一起，得到一個完整的波形。第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器最大輸出功率

直流電源提供的功率

（3）OCL功率放大器的效率計算第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器效率為

實際電路中存在飽和管壓降UCES，且靜態(tài)工作電流IC也不為零，因此輸出效率一般小于78.5％。

第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（1）電路結構特點：兩管對稱，單電源供電，輸出加有大電容。2.OTL互補對稱功率放大器(OutputTransformerLess)第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器（2）OTL互補對稱功率放大器工作分析

靜態(tài)工作分析：即ui＝0時，電路的基極偏置電壓為零，故兩管的靜態(tài)參數(shù)UBE、IB和IC值均為零，負載電阻RL上無電流通過，兩管的發(fā)射極電位UE＝0，工作點位于橫軸的位置，屬于乙類工作狀態(tài)。

第三章生物醫(yī)學常用放大器第一節(jié)生物電信號的特點第二節(jié)負反饋放大器第三節(jié)直流放大器第四節(jié)功率放大器

動態(tài)工作分析：輸入信號正半周時，T1導通，T2截止，電源＋UCC通過T1和RL向電容C充電，使電容兩端的電壓為1/2UCC

。負半周時，T1截止，T2導通，電容C通過T2向RL放電，這時相當于負電源的作用，在負載上得到一個完整的正弦波電壓。第三章