tags: [模电] type: note source_type: reconstructed created: 2026-08-15 updated: 2026-08-15

aliases: [功率放大, OCL, OTL, 甲乙类, 交越失真]

功率放大电路

[!note] 对象层学完这篇，你能判断：

A/B/AB/C 类功放的区别（导通角、效率上限）；

交越失真是怎么来的、甲乙类怎么消除它；

OCL/OTL 的区别（电源、耦合）；

功放输出功率/效率/管耗的计算与设计。

用生活理解：功率放大是"大嗓门"——电压放大是"把声音内容变清楚"，功率放大是"把音量开到最大还不破音"。A 类=喇叭始终在响（费电但纯）；B 类=两管接力（一个推正半周、一个拉负半周），省电但接力瞬间有"台阶"（交越失真）；AB 类=给每管一点"预备偏置"，越过台阶 → 现代功放主力。效率：A 类最多 50%，B 类理论 78.5%（π/4）。

一、一句话本质

功率放大电路要在输出功率、效率、失真三者间权衡：A 类线性最好但效率≤50%，B 类效率 78.5% 但交越失真，AB 类（互补对称+预偏置）兼顾两者，是工程实际的标准答案。

二、速查表（公式与结论）

2.1 功放类别对比（必背）

类别	导通角 θ	静态工作点	理想效率上限	失真	应用
A 类（甲类）	360°（全导通）	中间	50%	最小	小信号/前置放大
B 类（乙类）	180°	临界截止	78.5%（π/4）	交越失真	互补推挽
AB 类（甲乙类）	180°~360°	略高于截止	50%~78.5%	小	音频功放主流
C 类（丙类）	<180°	深截止	85%+	很大	射频功率（谐振选频）

2.2 OCL / OTL 对比

方案	电源	输出耦合	特点
OCL（无输出电容）	正负双电源 ±VCC	无（直接耦合）	无电容相位失真、低频好；需双电源
OTL（无输出变压器）	单电源	大电容（几百 μF~几千 μF）	单电源简单，但低频受电容限制

2.3 功率与效率公式（B 类/AB 类 OCL）

量	公式	说明
最大输出功率	Pom = VCC²/(2RL)	峰值 VCC 摆幅
效率	η = Pom/PV = π/4 ≈ 78.5%	理论最大
每管最大管耗	PTmax ≈ 0.2·Pom	两管共 0.4·Pom
电源提供功率	PV = 2·VCC²/(π·RL)	与信号幅度有关

2.4 交越失真消除（甲乙类）

成因：B 类互补管在 |Vin|<0.7V（死区）时两管都截止 → 输出断档；
消除：在两基极间加预偏置（二极管压降 0.7V×2 或 VBE 倍增器），使两管静态微导通（≈小电流 AB 类）→ 跨过死区。

三、判别规则

认类别：静态电流≈0 → B 类；有微小静态电流 → AB 类；静态电流大 → A 类。
算效率：η = Pom / PV；B 类理想 78.5%、实际 55~65%（管压降/电阻损耗）。
失真判别：过零台阶 → 交越失真（B 类无预偏置）；削顶 → 电源不够/负载阻抗不匹配。
选型：音频输出 → AB 类 OCL/OTL 或 D 类（数字功放，效率 90%+）；射频 → C 类+谐振。

四、易混对比

易混点 A	易混点 B	关键区别
A 类	B 类	A 类全导通、效率≤50%、无交越；B 类半导通、效率 78.5%、有交越失真
OCL	OTL	双电源无输出电容 vs 单电源大输出电容
电压放大	功率放大	电压放大管小信号增益；功率放大关注输出功率/效率/散热
甲乙类	乙类	甲乙类=乙类+预偏置（消除交越），静态略有电流

五、典型例题（先想再翻）

效率计算：OCL 乙类功放 VCC=12V、RL=8Ω，最大输出功率？ > 答：Pom = 12²/(2×8) = 9W；实际受管压降影响约 5~7W。
失真诊断：音频输出在音量小的时候声音"发涩"、波形过零有台阶，什么问题？ > 答：交越失真——B 类无预偏置，需加二极管偏置改甲乙类。
陷阱题：同学说"OCL 功放输出端可以随便接电解电容"。 > 答：错。OCL 是直接耦合（无输出电容），加电容反而破坏低频响应/相位；需要单电源才用 OTL（带输出电容）。

六、完整知识点

6.1 B 类互补对称电路原理

两管 NPN（推）+ PNP（拉）互补，输出点中点电压 VCC/2；
正半周 NPN 导通、PNP 截止；负半周相反 → 合成完整波形；
理想情况下静态电流为零 → 无静态功耗 → 效率高。

6.2 交越失真细节

|Vin|<VBE(on)（约 0.7V）区间两管都不导通 → 输出无法跟随输入 → 台阶。偏置办法：二极管（两只 1N4148 串在基极间）或用 VBE 倍增器（可调）。这是音频功放的必修课，也是"温漂补偿"的经典例子（二极管温漂与 VBE 温漂匹配）。

6.3 散热与保护（工程核心）

管耗 ≈ 0.2·Pom/管 → 散热器选型：Rθja 计算结温 TJ = TA + P·Rθja；
保护：过流（输出限流）、过热（温度开关）、输出短路保护；
大功率功放 → 功率管并联/加散热片/风扇——PCB 布局散热设计（对应 [[PCB学习笔记/06-PCB结构、叠层与设计流程|PCB 笔记 06]]）。

6.4 集成功率放大器

LM386（小功率）、TDA7293（大功率）、TPA3116（D 类数字功放）——内部就是"输入级差放 + 中间级 + 甲乙类互补输出 + 保护"的完整系统。原理图直接照抄厂商典型应用电路即可，但电源/散热/去耦必须按手册来。

6.5 D 类功放（补充）

PWM 调制 + LC 滤波：输出级工作在开关状态 → 效率 90%+ → 便携音箱主流。注意：D 类指"数字开关方式"，与 A/B/AB/C 的"导通角分类"是两套维度，别混淆。

七、与 PCB 画图的关联

音频功放板/蜂鸣器驱动：看到功率管就要考虑散热铜箔（大面积铺铜）、散热器安装孔（对应 [[PCB学习笔记/06-PCB结构、叠层与设计流程|PCB 笔记 06]]）。
大电流走线：输出/电源线要加宽、短（防压降与发热）。
电源去耦：功放瞬态电流大 → 电源引脚多级去耦电容。
理解 D 类功放 = 电源开关 + 滤波 → 与 Buck 开关电源异曲同工（[[10-直流稳压电源|模电 10]]）。

来源：华成英《模拟电子技术基础》第 8 章（功率放大电路）

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