第一篇：功率放大電路教案

功率放大電路的特點及類型

[教學目的] 掌握互補功率放大電路的工作原理,熟悉實際功放OCL電路

[教學重點和難點] 互補功率放大電路的最大輸出功率、轉換效率和最大輸出

[教學內容]

一、主要特點

1.由于輸出電壓或輸出電流的幅度較大，功率放大電路必須工作在大信號條件下，因而容易產生非線性失真。如何盡量減小輸出信號的失真是首先要考慮的問題。

2.輸出信號功率的能量來源于直流電源，應該考慮轉換的效率。

3.半導體器件在大信號條件下運用時，電路中應考慮器件的過熱、過流、過壓、散熱等一系列問題，因此要有適當的保護措施。

二、基本類型

功率放大電路主要有互補對稱式和變壓器耦合推挽式兩種類型。

1、互補對稱式

OTL功率放大器要求輸入端(T1、T2基極)上的靜態電壓也為Vcc/2，即VI=(VCC/2)+Vi。單電源互補對稱功率放大器增加了一只大容量(幾百～幾千微法)的電解電容。當靜態時(Vi=0)，T1和T2都截止。它們的射極電壓為V cc /2，所以電容C上充有Vcc/2的電壓，輸出Vo=-Vc=0。信號Vi為正半周時，T1導電，使T2截止，負截RL上流過正半周電流；信號為負半周時，電容器C上的電壓Vcc/2作為電源，T2導電，T1截止，負載上流過負半周信號電流。所以電容C要有足夠大的容量，使得在信號負半周時能提供出較大的電流。互補對稱功率放大器由于在靜態條件下T1和T2都處于截止狀態，所以它的靜態功耗為零，但在動態時存在嚴重的交越失真。為了克服交越失真，必須給互補對稱功率放大電路設置一定的靜態工作點(使信號Vi=0時，T1、T2管都處于微導電狀態)。根據靜態工作點的不同設置，互補對稱功率放大器可以工作在乙類功放，即導電角θ=180°；甲類功放，即導電角θ=360°和甲乙類功放，即導電角在θ=180°～360°。

2.變壓器耦合推挽式

變壓器耦合的突出優點是，通過改變變壓器的變比，能找到一個最佳的等效負載(此時輸出功率最大，且不失真)。并且，在不提高電源電壓的條件下，可以使輸出電壓的幅度Vom超過電源電壓。

[小結] 1.功率放大電路是在電源電壓確定的情況下,以輸出最大不失真的信號功率各具有盡可能高的轉換效率為組成原則,功放管常常工作在盡限應用狀態。2.低頻功放電路有變壓器耦合乙類推換電路、OTL電路、OCL電路和BTL電路。

[復習] 1.功放電路的性能指標:最大輸出電壓、最大輸出功率和效率

2.功放電路的分類:甲類、乙類、甲乙類、丙類和丁類 變壓器耦合、OTL、OCL和BTL

第二篇：低頻功率放大電路[小編推薦]

第6章 低頻功率放大電路

在實際的放大電路中，無論是分立元件放大器還是集成放大器，其末級都要求輸出較大的功率以便驅動如音響放大器中的揚聲器、電視機的顯像管和計算機監視器等功率型負載。能夠為負載提供足夠大功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。

功率放大電路按構成放大電路器件的不同可分為分立元件功率放大電路和集成功率放大電路。由分立元件構成的功率放大電路，電路所用元器件較多，對元器件的精度要求也較高。輸出功率可以做得比較高。采用單片的集成功率放大電路，主要優點是電路簡單，設計生產比較方便，但是其耐電壓和耐電流能力較弱，輸出功率偏小。

功率放大電路按放大信號的頻率，可分為高頻功率放大電路和低頻功率放大電路。前者用于放大射頻范圍（幾百千赫茲到幾十兆赫茲）的信號，后者用于放大音頻范圍（幾十赫茲到幾十千赫茲）的信號。本章主要討論的是低頻功率放大電路。

6.1 功率放大器的一般問題

6.1.1功率放大器的特點及主要指標

從能量控制和轉換的角度來看，功率放大電路和一般的放大電路沒有本質的區別。但功率放大電路上既有較大的輸出電壓，同時也有較大的輸出電流，其負載阻抗一般相對較小，輸出功率要求盡可能大。因此從功率放大電路的組成和分析方法，到電路元器件的選擇，都與前幾章所討論的小信號放大電路有很大的區別。低頻功率放大器的主要指標有以下幾項：

1．提供盡可能高的輸出功率Po

功率放大器的主要要求之一就是輸出功率要大。為了獲得較大的輸出功率，要求功率放大管（簡稱功放管）既要輸出足夠大的電壓，同時也要輸出足夠大的電流，因此管子往往在接近極限運用狀態下工作。

所謂最大輸出功率，是指在輸入正弦信號時，輸出波形不超過規定的非線性失真指標時，放大電路最大輸出電壓和最大輸出電流有效值的成積，即：

Po?UoIo?Uom2?Iom2?12Uom?Iom

2．提供盡可能高的功率轉換效率

功率放大器實質上是一個能量轉換器，它將直流電源提供的功率轉換成交流信號的能量提供給負載，但同時還有一部分功率消耗在功率管上并產生熱量。

所謂效率就是負載得到的有用信號功率和電源提供的直流總功率的比值，其定義為

??PoPV

（6.1）

式中，Po為輸出信號功率，PV為直流總功率。顯然，? 越大越好，但總有0≤? ≤1。設功放管的損耗功率為PVT，則有

PV =Po+PVT

（6.2）

式（6.2）表明，提高效率? 可以在保持輸出功率Po不變的情況下降低損耗功率PVT。

值得注意的是，效率越低，輸出功率就越低，相對的消耗在電路內部的損耗功率也就越124 高，這部分電能使元器件和功率管的溫度升高，對電路的工作造成不利。

3．非線性失真要小

功率放大器是在大信號下工作，電壓電流擺動幅度很大，所以不可避免地產生非線性失真。而同一功率管的輸出功率越大，非線性失真也就越嚴重。在實際應用中，我們應根據負載的不同要求來選擇重點，如在音響和測量設備中應盡量減小非線性失真。而在控制繼電器和驅動電機等工業控制場合，允許有一定的非線性失真，而以輸出功率為主要目的。

4．功率管的散熱要好

在功率放大器中，即使最大限度地提高效率?，仍有相當大的功率消耗在功率管上，使其溫度升高。為了充分利用允許的管耗，使管子輸出的功率足夠大，就必須研究功率管的散熱問題。為了功率管的工作安全，必須給它加裝散熱片。功率管裝上散熱片后，可使其輸出功率成倍提高。

6.1.2功率放大電路工作狀態的分類

電路測試42 基本放大電路效率的測量

（見9.6）

功率放大電路按放大器中三極管靜態工作點設置的不同，可以分為甲類、乙類、甲乙類三種。如圖6-1所示。

圖6-1 功率放大電路的三種工作狀態

a）甲類

b）甲乙類

c）乙類

甲類功率放大電路通常將工作點設置在交流負載線的中點，放大管在整個輸入信號周期內都導通，有電流流過。甲類功放的導通角為θ=360°。

在甲類放大器中，當工作點確定之后，不管有無交流信號輸入，直流電源提供的功率PV始終是恒定的，且為直流電壓VCC與直流電流IC之積，PV?VCCIC

因此，由式（6.2）容易理解，當交流輸出功率Po越小時，管子及電阻上損耗的功率即無用功

率PVT反而越大，這種損耗功率通常以熱量的形式耗散出去。也就是說，在沒有信號輸出時，放大器的負荷恰恰是最重的，最有可能被熱擊穿，顯然這是極不合理的。

甲類功放的最大缺點是效率低下，可以證明在理想情況下，甲類放大電路的效率最高也只能達到50%。實際的甲類放大器的效率通常在10%以下。如果能做到無信號時，三極管處于截止狀態，電源不提供電流，只在有信號時電源才提供電流。把電源提供的能量大部分用到負載上，整體效率就會提高很多。按照此要求設計的放大器就是乙類功率放大器。乙類功率放大電路通常將工作點設置在截至區，放大管在整個輸入信號周期內僅有半個周期導通，有電流流過。乙類功放的導通角為θ=180°。

甲乙類功率放大電路通常將工作點設置在放大區內，但很接近截至區，放大管在整個輸入信號周期內有大半個周期導通，有電流流過。甲乙類功放的導通角為180°≤θ≤360°。

甲乙類和乙類放大器的效率大大提高，因此甲乙類和乙類放大器主要用于功率放大電路中。

功率放大電路還有丙類，丁類等。丙類放大器一般用在高頻發射機的諧振功率放大電路中，其導通角為θ≤180°。丁類放大器工作于開關狀態，由于其工作效率高而得到越來越廣泛的應用。

6.2 乙類互補對稱功率放大電路

6.2.1 OCL電路的組成

乙類放大電路雖然管耗小，有利于提高效率，但存在嚴重的失真，只有半個周期導通，即輸出信號只有半個波形。常用兩個對稱的乙類放大電路，一個放大正半周信號，而另一個放大負半周信號，從而在負載上得到一個合成的完整波形，這種兩管交替工作的方式稱為推挽工作方式，這種電路稱為乙類互補對稱推挽功率放大電路。

電路測試43 基本互補對稱電路的測試（見9.6）

功率放大器的基本電路如圖6-2a所示，該電路中，VT1和VT2分別為NPN型管和PNP型管，兩管的基極和發射極分別相互連接在一起，信號從基極輸入，從射極輸出，RL為負載。這個電路可以看成是由圖6-2b，6-2c兩個射極輸出器組合而成。

圖6-2 兩射極輸出器組成的基本互補對稱電路

a）基本互補對稱電路

b）由NPN管組成的射極輸出器

c）由PNP管組成的射極輸出器

（1）靜態分析

當輸入信號ui=0時，兩個三級管都工作在截至區，此時的靜態工作電流為零，負載上無126 電流流過，輸出電壓為零。輸出功率為零。

（2）動態分析

當信號處于正半周時，VT2截止，VT1放大，有電流通過負載RL；而當信號處于負半周時，VT1截止，VT2放大，仍有電流通過負載RL。負載RL上流過的電流是一個完整的正弦波信號。

在電路完全對稱的理想情況下，負載電阻上的直流電壓為零，因此，不必采用耦合電容來隔直流，所以，該電路稱為無輸出電容電路（OCL電路）。

6.2.2 OCL電路的性能分析

參見圖6-2a，為分析方便起見，設晶體管是理想的，兩管完全對稱，其導通電壓UBE = 0，飽和壓降UCES = 0。則放大器的最大輸出電壓振幅為VCC，最大輸出電流振幅為VCC?RL，且在輸出不失真時始終有ui = uo。

1.輸出功率Po

設輸出電壓的幅值為Uom，有效值為Uo；輸出電流的幅值為Iom，有效值為Io。則

Po?UoIo?Uom2?Iom2RL12?122I2omRL?Uom2RL

2（6.3）

當輸入信號足夠大，使Uom=Uim =VCC ?UCES≈VCC時，可得最大輸出功率

Po?Pom??UomRL?VCC2RL2

（6.4）

2.直流電源供給的功率PV

由于VT1和VT2在一個信號周期內均為半周導通，因此直流電源VCC供給的功率為

PV1?

??12?1?0?0VCC?iC1d(?t)

?2??VCC?ICmsin?td(?t)

?2?1?0VCC?UomRLsin?td(?t)

?VCCUom?RL

因為有正負兩組電源供電，所以總的直流電源供給的功率為

PV?2VCCUom?RL2πVCCRL2

（6.5）

當輸出電壓幅值達到最大，即Uom≈VCC時，得電源供給的最大功率為

PVm???1.27Pom

（6.6）

3.效率?

??PoPV??4?UomVCC

（6.7）

當輸出電壓幅值達到最大，即Uom≈VCC時，得最高效率

?m?

PomPVm??4?78.5%

（6.8）

這個結論是假定互補對稱電路工作在乙類，且負載電阻為理想值，忽略管子的飽和壓降UCES和輸入信號足夠大（Uim≈Uom≈VCC）情況下得來的，實際效率比這個數值要低些。

4.管耗PVT

兩管的總管耗為直流電源供給的功率PV與輸出功率Po與之差 即

PVT?PV?Po?2VCCUom?RL?Uom2RL2

2Uom?2?VCCUom

???

（6.9）??RL??4??

顯然，當ui =0即無輸入信號時，Uom =0, Po, 管耗PVT和直流電源供給的功率PV 均為0。5.最大管耗和最大輸出功率的關系

電路測試44 基本互補對稱電路最大管耗的測量（見9.6）

當輸出電壓幅度最大時，雖然功放管電流最大但管壓降最小，故管耗不是最大；當輸出電壓為零時，雖然功放管管壓降最大但集電極電流最小。故管耗也不是最大。由式（6.7）知，管耗PVT是輸出電壓幅值Uom的一元二次函數，存在極值。對式（6.7）求導可得

dPVT/dUom?Uom?2?VCC???

RL??2?令dPVT/dUom?0，則：

VCC??Uom2?02?

（6.10）

Uom?式（6.10）表明，當輸出電壓Uom?2?VCCVCC?0.6VCC時具有最大管耗。

將式（6.10）代入式（6.7）可得最大管耗為：

2??2VCC??22?V???222VCC?VCC1?2VCC11??CC???????

（6.11）?2?2??2??RL??RLRL??4?????????PVT1m而最大輸出功率Pom?12?VCCRL2，則每管的最大管耗和電路的最大輸出功率具有如下的關系

PVT1m?1VCC?22RL?0.2Pom

（6.12）

式（6.12）常用來作為乙類互補對稱電路選擇管子的依據，例如，如果要求輸出功率為5W，則只要用兩個額定管耗大于1W的管子就可以了。

需要指出的是，上面的計算是在理想情況下進行的，實際上在選管子的額定功耗時，還要留有充分的余地。

功放管消耗的功率主要表現為管子結溫的升高。散熱條件越好，越能發揮管子的潛力，增加功放管的輸出功率。因而，管子的額定功耗還和所裝的散熱片的大小有關。必須為功放管配備合適尺寸的散熱器。

6.2.3 功率晶體管的選擇

在選擇功率晶體管時，必須考慮晶體管的最大集電極功耗PCM、最大管壓降VBR, CEO、最大集電極電流ICM。

① 每只功率管的最大允許管耗PCM必須大于實際工作時的PVT1m。

② 由于乙類互補對稱功率放大電路中得一個晶體管導通時，另一個晶體管截止。當輸出電壓達到最大不失真輸出幅度時，截止管所承受的反向電壓為最大，且近似等于2 VCC。因此，應選用擊穿電壓VBR, CEO?2VCC的功率管。

③ 通過功率晶體管的最大集電極電流為VCC/RL，選擇功率晶體管的最大允許的集電極電流應滿足ICM>VCC/RL。

【例6-1】已知乙類互補對稱功放電路如圖6-2a所示，設VCC=24V，RL=8?試求： ① 估算其最大輸出功率Pom以及最大輸出時的PV、PVT1和效率?，并說明該功率放大電路對功率晶體管的要求。

② 放大電路在? = 0.6時的輸出功率Po的值。解

① 求Pom 由式（6.4）可求出

Pom?12?VCCRL2?(24V)22?8??36W

而通過晶體管的最大集電極電流，晶體管的c, e極間的最大壓降和它的最大管耗分別為

ICm?VCCRL?24V8??3AUCEm?2VCC?48VPVT1m?0.2Pom?0.2?36W?7.2W

功率晶體管的最大集電極電流ICM必須大于3A，功率管的擊穿電壓VBR, CEO必須大于48V，功率管的最大允許管耗PCM必須大于7.2W。

② 求? =0.6時的Po值。由式（6.6）可求出

Uom?4VCC??UomRL2?4?24V?0.6?(18.3V)8?2?18.3V

則

Po?12??12??20.9W

6.2.4 OTL電路和BTL電路

OCL乙類互補對稱功率放大電路的特點是：雙電源供電、由于電路無需輸出電容所以電路可以放大變化較緩慢的信號，頻率特性較好。但由于負載電阻直接連在兩個晶體管的發射極上，假如靜態工作點失調或電路內元器件損壞，負載上有可能因獲得較大的電流而損壞，實際電路中可以在負載回路中接入熔斷絲。

OCL乙類互補對稱功率放大電路具有很多優點，但是采用雙電源的供電方式很不方便，互補對稱電路也可采用單電源供電，即為OTL乙類互補對稱功率放大電路。

OTL乙類互補對稱功率放大電路如圖6-3所示，VT1和VT2組成互補對稱功放的輸出電路，信號從基極輸入，發射極輸出；VT1為前置放大級，RL為負載，C1為耦合電容，C2為輸出端所接的大電容，由于VT1和VT2對稱，所以靜態時大電容C2上的電壓為VCC/2，所以C2可以作為一個電源使用，C2還有隔直流的作用。

OTL乙類互補對稱功率放大電路雖然少用一個電源，但由于大電容C2的存在，使電路對不同頻率的信號會產生不同的相移，輸出信號會產生失真。OTL電路的分析計算方法和OCL基本相同，只要把前面推導出的計算公式中的VCC換成VCC/2即可。

+VCCRCRB1iC1VT1C2+VCCVT1VT2VT3iLRLCEiC2uoRLuoVT3C1RB2uiVT2VT4uiRE

圖6-3 OTL互補對稱電路

圖6-4 BTL互補對稱電路

OCL電路和OTL電路的特點是效率高，但不足是電源利用率不高，電路中負載上獲得的最大輸出電壓值只有所加電源電壓的一半，電路的輸出功率將受到電源電壓的限制。為了提高電源的利用率，使負載上獲得較大的功率，可以采用平衡式無輸出變壓器電路，又稱為BTL電路。

BTL乙類互補對稱功率放大電路如圖6-4所示，VT1和VT2，VT3和VT4分別組成一對互補管，BTL電路由兩組對稱電路組成，RL為負載；信號從基極輸入，發射極輸出。靜態時，負載上RL的輸出為零。輸入信號ui正半周時，晶體管VT1和VT4導通，輸出電壓最大值約為VCC，輸入信號ui負半周時，晶體管VT2和VT3導通，輸出電壓最大值約為VCC。輸出功率為：

Po?Pom?12?UomRL2?VCC2RL2

可以證明，在同樣大小的電源電壓的負載的情況下，BTL電路的效率近似為78.5%。最大輸出功率是OTL電路的四倍。其輸出也不需要接耦合電容。其缺點是所用的晶體管數目較多。

6.3甲乙類互補對稱功率放大電路

6.3.1 乙類互補對稱電路的失真

電路測試45 基本互補對稱電路失真的測試（見9.6）

前面所討論的乙類互補對稱電路（圖6-5a所示）在實際應用中還存在一些缺陷，主要是晶體管沒有直流偏置電流，因此只有當輸入電壓大于晶體管導通電壓（硅管約為0.7V，鍺管約為0.2V）時才有輸出電流，當輸入信號ui低于這個數值時，VT1和VT2都截止，iC1和iC2130 基本為零，負載RL上無電流通過，出現一段死區，如圖6-5b所示。這種現象稱為交越失真。解決這一問題的辦法就是預先給晶體管提供一較小的基極偏置電流，使晶體管在靜態時處于微弱導通狀態，即甲乙類狀態。

圖6-5 工作在乙類的雙電源互補對稱電路

a）電路

b）形成交越失真的原理

6.3.2 甲乙類互補對稱電路 1.甲乙類雙電源互補對稱電路

圖6-6所示為采用二極管作為偏置電路的甲乙類雙電源互補對稱電路。該電路中，VD1, VD2上產生的壓降為互補輸出級VT1、VT2提供了一個適當的偏壓，使之處于微導通的甲乙類狀態，且在電路對稱時，仍可保持負載RL上的直流電壓為0；而VD1、VD2導通后的交流電阻也較小，對放大器的線性放大影響很小。另外，VT3通常構成驅動級，為簡明起見，其基極偏置電路在這里未畫出。

互補對稱電路

互補對稱電路

圖6-6 利用二極管進行偏置的圖6-7 利用恒壓源電路進行偏置的

采用二極管作為偏置電路的缺點是偏置電壓不易調整。圖6-7所示為利用恒壓源電路進行偏置的甲乙類互補對稱電路。該電路中，由于流入VT4的基極電流遠小于流過R1, R2的電流，因此可求出為VT1, VT2提供偏壓的VT4管的UCE4??1?R1/R2?UBE4，而VT4管的UBE4基本為一固定值，即UCE4相當于一個不受交流信號影響的恒定電壓源，只要適當調節R1, R2的

比值，就可改變VT1, VT2的偏壓值，這是集成電路中經常采用的一種方法。

2.甲乙類單電源互補對稱電路

在有些要求不高而又希望電路簡化的場合，可以考慮采用一個電源的互補對稱電路，如圖6-8所示。該電路中，C為大電容，正常工作時，可使N點直流電位UN =VCC/2，而大電容C對交流近似短路，因此C上的電壓uC≈UC =UN =VCC/2。當信號ui輸入時，由于VT3組成的前置放大級具有倒相作用，因此，在信號的負半周，VT1導電，信號電流流過負載RL，同時向C充電；在信號的正半周，VT2導電，則已充電的C起著雙電源電路中的?VCC的作用，通過負載RL放電并產生相應的信號電流。即只要選擇時間常數RLC足夠大（遠大于信號的最大周期），單電源電路就可以達到與雙電源電路基本相同的效果。

那么，如何使N點得到穩定的直流電壓UN =VCC/2？在該電路中，VT3管的上偏置電阻R2的一端與N點而不是與M點相連，即引入直流負反饋，因此只要適當選擇R1, R2的阻值，就可以使N點直流電壓穩定并容易得到UN =VCC/2。值得指出，R1, R2還引入了交流負反饋，使放大電路的動態性能指標得到了改善。

圖6-8 單電源互補對稱電路

需要特別指出的是，采用單電源的互補對稱電路，由于每個管子的工作電壓不是原來的VCC，而是VCC/2（輸出電壓最大也只能達到約VCC/2），所以前面導出的計算Po, PVT, PV和PVTm的公式中的VCC要以VCC/2代替。

6.4 集成功率放大器

電路測試46 集成功率放大器的測試（見9.6）

集成功率放大器由功率放大集成塊和一些外部阻容元件構成。它具有線路簡單，性能優越，工作可靠，調試方便等優點，額定輸出功率從幾瓦至幾百瓦不等。已經成為音頻領域中應用十分廣泛的功率放大器。

集成功率放大器中最主要的組件是功率放大集成塊，功率放大集成塊內部通常包括有前置級、推動級和功率級等幾部分電路，一般還包括消除噪聲、短路保護等一些特殊功能的電路。

功率放大集成塊的種類繁多，近年來市場上常見的主要有以下三家公司的產品：

① 美國國家半導體公司（NSC）的產品，其代表芯片有LM1875、LM1876、LM3876、132 LM3886、LM4766、LM386等。

② 荷蘭飛利浦公司（PHILIPS）的的產品，其代表芯片有TDA15××系列，比較著名的有TDA1514、TDA1521。

③ 意—法微電子公司（SGS）的的產品，其代表芯片有TDA20××系列，以及DMOS管的TDA7294、TDA7295、TDA7296等。

美國國家半導體公司的小功率音頻功率放大集成電路LM386因為其外圍電路比較簡單，雙列直插式封裝，8個引腳，單電源供電，電源電壓范圍廣（4V～12V 或 5V～18V）。功耗低，在6V電源電壓下，它的靜態功耗僅為24mW。輸入端以地位參考，同時輸出端被自動偏置到電源電壓的一半。頻帶較寬（300KHZ），輸出功率0.3W～0.7W，最大可達2W。LM386主要應用于低電壓消費類產品，特別適用于電池供電的場合。

圖6-9所示為LM386集成功率放大器的其內部電路，該電路中由差動放大電路構成輸入級，其電路形式為雙端輸入-單端輸出結構。共射放大電路構成中間放大級，VT9和VT10構成互補對稱電路的輸出級。采用單電源供電的OTL電路形式。內部自帶有反饋回路，電阻R7從輸出端連接至輸入級，與R5，R6組成反饋網絡，形成電壓串聯交直流負反饋。可以穩定靜態工作點，減小失真。VT8，VD1，VD2的作用是為VT9，VT10提供適當的直流偏置，以防止VT9，VT10產生交越失真。I為恒流源，作為中間級的負載。

R⑧⑦15k?15k?增益調節C①I⑥電源R4接旁路電容R4150?R51.35k?R615k?R7VT10VD1⑤輸出反相輸入VT1VT3VT2VT6VT4同相輸入②VT5③VD2VT850k?輸入級R150k?中間級輸出級R2VT7VT9④地

圖6-9 LM386集成功率放大器內部電路

圖6-10a所示為LM386集成功率放大器的引腳圖，②腳為反相輸入端，③腳為同相輸入端，⑤腳為輸出端，⑥腳接電源+VCC，④腳接地，⑦腳接一個旁路電容，一般取10μF, ①腳和⑧腳之間增加一只外接電阻和電容，便可使電壓增益調為任意值（LM386電壓增益可調范圍為20～200），最大可調至200。若①腳和⑧腳之間開路，則電壓放大倍數為內置值為20；若①腳和⑧腳之間只接一個10μF的電容，則電壓放大倍數可達200；如圖6-10b所示為LM386集成功率放大器的典型應用電路圖中若R=1.2k?的電阻，C=10μF的電容時，電壓放大倍數可達50；使用時，可通過調節電阻R的大小來調節電壓放大倍數的大小。

增益旁路電源輸出調節電容+VCC6R1874CE10μF8765uinC5100μF23C2LM3861234地LM38610k?RW1μF100?C1R1增益反相同相調節輸入輸入(a)(b)

圖6-10 LM386集成功率放大器的引腳圖和典型應用電路

a）LM386外形引腳排列

b）LM386典型應用電路

LM386在和其它電路結合使用時有可能產生自激，對于高頻自激，可在輸入端和地之間，引腳8與地之間加接一個小電容；對于低頻自激，可在輸入端與地之間接一電阻，同時加大電源腳（6腳）的濾波電容。

選擇功率放大集成塊時主要應注意芯片的輸出功率、供電類型、最大、最小供電電壓和典型供電電壓值。其次主要考慮的因素有放大倍數（增益）的大小、效率的高低，還要考慮芯片總諧波失真的大小、頻率特性、輸入阻抗和負載電阻的大小，最后還要考慮外圍電路的復雜程度。

6.5 功率器件

1.功率晶體管

如圖6-11示為典型的功率晶體管外形示意圖。為保證功率晶體管散熱良好，通常晶體管有一個大面積的集電結并與熱傳導性能良好的金屬外殼保持緊密接觸。在很多實際應用中，還要在金屬外殼上再加裝散熱片，甚至在機箱內功率管附近安裝冷卻裝置，如電風扇等。

圖6-11 功率晶體管的外形圖

（1）功率晶體管的熱擊穿

在功率放大電路中，給負載輸送功率的同時，管子本身也要消耗一部分功率，這部分功率主要消耗在晶體管的集電結上（因為集電結上的電壓最高，一般可達幾伏到幾十伏以上，而發射結上的電壓只有零點幾伏），并轉化為熱量使管子的結溫升高。當結溫升高到一定程度（鍺管一般約為90℃，硅管約為150℃）以后，就會使管子因過熱擊穿而永久性損壞，因而輸出功率受到管子允許的最大管耗的限制。值得注意的是，管子允許的功耗與管子的散熱情況有密切的關系。如果采取適當的散熱措施，就有可能充分發揮管子的潛力，增加功率管的輸134 出功率。反之，就有可能使晶體管由于結溫升高而被損壞。所以解決好功率晶體管的散熱問題，對于提高功率放大器的整機性能具有重要的意義。

（2）功率晶體管的二次擊穿

在實際工作中，常發現功率晶體管的功耗并未超過允許的PCM值，管子本身的溫度也并不高（不燙手），但功率晶體管卻突然失效或者性能顯著下降。這種損壞的原因，有可能是由于二次擊穿所造成的。下面就二次擊穿問題進行簡單介紹。

二次擊穿現象可以用圖6-11說明。當集電極電壓UCE逐漸增加時，首先出現一次擊穿現象，如圖6-11中AB段所示，這種擊穿就是正常的雪崩擊穿。當擊穿出現時，只要適當限制功率晶體管的電流（或功耗），且進入擊穿的時間不長，功率晶體管并不會損壞。所以一次擊穿（雪崩擊穿）具有可逆性。一次擊穿出現后，如果繼續增大iC到某數值，晶體管的工作狀態將以毫秒級甚至微秒級的速度移向低電壓大電流區，如圖6-12中BC段所示，BC段相當于二次擊穿。二次擊穿的結果也是一種永久性損壞。

圖6-12 晶體管的二次擊穿現象

產生二次擊穿的原因至今尚不完全清楚。一般來說，二次擊穿是一種與電流、電壓、功率和結溫都有關系的效應。它的物理過程多數認為是由于流過晶體管結面的電流不均勻，造成結面局部高溫（稱為熱斑），因而產生熱擊穿所致。這與晶體管的制造工藝有關。

晶體管的二次擊穿特性對功率管，特別是外延型功率管，在運用性能的惡化和損壞方面起著重要影響，因此在電路設計參數選擇時必須考慮二次擊穿的因素。如增大功率余量、改善散熱情況、選用較低的電源電壓、不要將負載開路或短路、輸入信號不要突然增大、對功率管采取適當的保護措施。

（3）功率晶體管的安全工作區

為了保證功率管安全工作，主要應考慮功率晶體管的極限工作條件的限制，這些條件有，集電極允許的最大電流ICM、集電極允許的最大電壓UBR,CEO和集電極允許的最大功耗PCM等，另外還有二次擊穿的臨界條件。

如圖6-13陰影線內所示為功率晶體管的安全工作區。顯然，考慮了二次擊穿以后，功率晶體管的安全工作范圍變小了。

需要指出的是，為保證功率晶體管工作時安全可靠，實際工作時的電壓、電流、功耗、結溫等各變量最大值不應超過相應的最大允許極限值的50%～80%。

135

6-13 功率晶體管的安全工作區

2.功率MOSFET

+ 功率MOSFET的結構剖面圖如圖6-14所示。它以N型襯底作為漏極，在其上有一層N? 型外延層，然后在外延層上摻雜形成一個P型層和一個N+ 型層源極區，最后利用光刻的方法沿垂直方向刻出一個V形槽，在V形槽表面有一層二氧化硅并覆蓋一層金屬鋁，形成柵極。當柵極加正電壓時，靠近柵極V形槽下面的P型半導體將形成一個N型反型層導電溝道（圖中未畫出）。可見，自由電子沿導電溝道由源極到漏極的運動是縱向的，它與第3章介紹的載流子是橫向從源極流到漏極的小功率MOSFET不同。因此，這種器件被命名為VMOSFET（簡稱VMOS管）。

圖6-14 VMOSFET結構剖面圖

參見圖6-14，由于VMOS管的漏區面積大，因此有利于利用散熱片散去器件內部耗散的功率。同時溝道長度（當柵極加正電壓時在V形槽下P型層部分形成）可以做得很短（例如1.5?m），且溝道間又呈并聯關系（根據需要可并聯多個），故允許流過的電流ID很大。此外，利用現代半導體制造工藝，使VMOS管靠近柵極形成一個低濃度的N? 外延層，當漏極與柵極間的反向電壓形成耗盡區時，這一耗盡區主要出現在N外延區，N區的正離子密度低，電場強度低，因而有較高的擊穿電壓。這些都有利于VMOS制成大功率器件。目前制成的VMOS產品，耐壓達1000V以上，最大連續電流值高達200A。

與功率BJT相比，VMOS器件具有以下優點。

① 與MOS器件一樣是電壓控制電路器件，輸入電阻極高，因此所需驅動電流極小，功136

?

? 率增益高。

② 在放大區，其轉移特性幾乎是線性的，gm基本為常數。

③ 因為漏源電阻溫度系數為正，當器件溫度上升時，電流受到限制，所以VMOS不可能有熱擊穿，因而不會出現二次擊穿，溫度穩定性高。

④ 因無少子存儲問題，加上極間電容小，VMOS的開關速度快，工作頻率高，可用于高頻電路（其fT≈600MHz）或開關式穩壓電源等。

VMOS器件還有其他一些優點，例如導通電阻rDS,ON≈3?。目前在VMOSFET的基礎上又已研制出雙擴散VMOSFET，或稱DMOS器件，這是新的發展方向之一。

3．功率模塊

這里所討論的功率模塊是指由若干BJT、MOSFET或BiFET（BJT-FET組合器件）組合而成的功率部件。這種功率模塊近年來發展很快，成為半導體器件的一支生力軍。它的突出特點是，大電流、低功耗，電壓、電流范圍寬，電壓高達1200V，電流高達400A。現在已廣泛用于不間斷電源（UPS）、各種類型的電機控制驅動、大功率開關、醫療設備、換能器、音頻功放等。

功率模塊包括BJT達林頓模塊、功率MOSFET模塊、IGBT（絕緣柵雙極型三極管）模塊等。按速度和功耗又可分為高速型和低飽和壓降型。這里以IGBT模塊為例，介紹功率模塊的結構。

IGBT是由具有高輸入阻抗、高速的MOSFET和低飽和壓降的BJT組成的。圖6-18所示為這種IGBT結構的簡化等效電路和器件符號。

圖6-15 IGBT的等效電路及符號

a）等效電路

b）符號

圖6-15中VT2為增強型MOS管，工作時，首先在施加于柵極電壓之后形成導電溝道，出現PNP管VT1的基極電流，IGBT導電；當FET溝道消失，基極電流切斷，IGBT截止。

功率模塊將許多獨立的大功率BJT，MOSFET等集合在一起封裝在一個外殼中，其電極與散熱片相隔離，型號不同，電路多樣化，便于應用。

知識小結

功率放大電路研究的重點是如何在允許的失真情況下，盡可能提高輸出功率和效率。

功率放大電路的特點是信號的電壓和電流的動態范圍大，是在大信號下工作的，小信號的分析方甲類功放電路的效率低，不適合作功放電路。與甲類功率放大電路相比，乙類互補對稱功率放大

法已不再使用，功率放大電路的分析方法通常采用圖解法進行分析。電路的主要優點是效率高，在理想情況下，其最大效率約為78.5%。為保證晶體管安全工作，雙電源互補對稱電路工作在乙類時，器件的極限參數必須滿足PCM＞PVT1≈0.2Pom，?UBR,CEO?＞2VCC，ICM＞VCC/RL。

來考慮。由于晶體管輸入特性存在死區電壓，工作在乙類的互補對稱電路將出現交越失真，克服交越失真集成功放具有體積小、電路簡單、安裝調試方便等優點而獲得廣泛的應用。

為了保證器件的安全運行，可從功率管的散熱、防止二次擊穿、降低使用定額和保護措施等方面的方法是采用甲乙類（接近乙類）互補對稱電路。通常可利用二極管或三極管UBE擴大電路進行偏置。

思考與練習

6.1 如何區分晶體管是工作在甲類、乙類還是甲乙類？畫出在三種工作狀態下的靜態工作點及相應的工作波形。

6.2 在甲類、乙類和甲乙類放大電路中，放大管的導通角分別等于多少？它們中哪一類放大電路效率高？

6.3 由于功率放大電路中的晶體管常處于接近極限工作狀態，因此，在選擇晶體管時必須特別注意哪3個參數？

6.4 有人說：“在功率放大電路中，輸出功率最大時，功放管的功率損耗也最大。”這種說法對嗎？設輸入信號為正弦波，對于工作在甲類的功率放大輸出級和工作在乙類的互補對稱功率輸出級來說，這兩種功放分別在什么情況下管耗最大？

6.5 與甲類功率放大電路相比，乙類互補對稱功率放大電路的主要優點是什么？ 6.6 乙類互補對稱功率放大電路的效率在理想情況可達到多少？

6.7 設采用雙電源互補對稱電路，如果要求最大輸出功率為5W，則每只功率晶體管的最大允許管耗PCM至少應多大？

6.8 在圖6-8所示電路中，用二極管VD1和VD2的管壓降為VT1和VT2提供適當的偏置，而二極管具有單向導電的特性，此時輸入的交流信號能否通過此二極管從而也為VT1和VT2供給交流信號？并說明理由。

6.9 設放大電路的輸入信號為正弦波，問在什么情況下，電路的輸出出現飽和及截止的失真？在什么情況下出現交越失真？用波形示意圖說明這兩種失真的區別。

6.10 在輸入信號正弦波作用下，互補對稱電路輸出波形是否有可能出現線性（即頻率）失真？為什么？ 6.11 在單電源互補對稱電路中，能用式（6.4）～（6.12）直接計算輸出功率、管耗、電源供給的功率、效率并選擇管子嗎？

6.12 在圖6-16所示電路中，設晶體管的?=100，UBE=0.7V，UCES=0，ICEO=0，電容C對交流可視為短路。輸入信號ui為正弦波。

① 計算電路可能達到的最大不失真輸出功率Pom。② 此時RB應調節到什么阻值？

③ 此時電路的效率?為多少？試與工作在乙類的互補對稱電路比較。

6.13 雙電源互補對稱電路如圖6-17所示，已知VCC=12V，RL=16?，ui為正弦波。

① 求在晶體管的飽和壓降UCES可以忽略不計的條件下，負載上可能得到的最大輸出功率Pom。② 每個管子允許的管耗PCM至少應為多少？ ③ 每個管子的耐壓?UBR, CEO?應大于多少？

138

圖6-16 習題6.12圖

圖6-17 習題6.13圖

6.14 參見圖6-17所示電路，設ui為正弦波，RL=8?，要求最大輸出功率Pom = 9W。晶體管的飽和壓降UCES可以忽略不計，求：

① 正、負電源VCC的最小值。

② 根據所求VCC最小值，計算相應的最小值ICM、?UBR,CEO?。③ 輸出功率最大（Pom =9W）時，電源供給的功率PV。④ 每個管子允許的管耗PCM的最小值。

⑤ 當輸出功率最大（Pom =9W）時所要求的輸入電壓有效值。

6.15 參見圖6-17所示電路，管子在輸入信號ui作用下，在一周內VT1和VT2輪流導通約180°，電源電壓VCC=20V，負載RL=8?，試計算：

① 在輸入信號Ui=10V（有效值）時，電路的輸出功率、管耗、直流電源供給的功率和效率。② 當輸入信號Ui的幅值Uim=VCC =20V時，電路的輸出功率、管耗、直流電源供給的功率和效率。6.16 一單電源互補對稱電路如圖6-18所示，設ui為正弦波，RL=8?，管子的飽和壓降UCES可以忽略不計。試求最大不失真輸出功率Pom（不考慮交越失真）為9W時，電源電壓VCC至少應為多大？

圖6-18習題6.16圖

6.17 參見圖6-8所示單電源互補對稱電路，設VCC=12V，RL = 8?，C的電容量很大，ui為正弦波，在忽略管子飽和壓降UCES情況下，試求該電路的最大輸出功率Pom。

139

第三篇：基于LM386集成功率放大電路的制作與調試解讀

?設計分析

基-于:LM386集成功率放大電路的制作與調試 黃 菊(四川職業技術學院,四川遂寧629000 摘 要:LM386是美國國家半導體公司生產的音頻功率放大器,它具有頻響寬、功耗低、更新內鏈增益可調整、電壓適應范圍寬,外接元件少 和總諧波失真小等牦點,在各種功率放大設備中得到了廣泛的應用。

關鍵詞:LM386;集成功放 1功率放大器概述

功率放大器是將前級送來的信號進行功率放大,以獲得足 夠大的功率輸出。功率管通常是在大信號狀態下工作,其工作電 壓和電流都比較大,并目往往是在接近極限狀態下運行。所以, 在功率放大器中首先應在一定的信號噪聲比的情況下有足夠的 功率輸出,其次由于功率管是在大信號下工作,非線性失真問 題很突出,對于同一只功率管,輸出功率越大,非線性失真越嚴 重。第三,一臺電子設備消耗的電源功率,主要是在功放級,所 以效率問題很重要,因此一般低頻功放級一般使用乙類和甲乙 類放大。

2LM386內部電路

半導體集成音頻功率放大器的內部電路一般均為OTL或 OCL電路形式的功率放大器。這類集成攻放不僅有OTL或0C暗 頻攻放的優點,而且還有體積小、工作電壓低、效率高,可靠性 能好,應用方便等優點。現在已被廣泛的應用與收音機、電視 機、錄音機等音響產品中。集成功放內部電路與一般分立元件 功率放大器有區別,通常包括前置放大級、驅動級、功率輸出 級、偏置級等幾部分。有些還具有一些特殊功能(消除噪聲、短 路保護等,LM386集成功放的內部電路與通用型集成運放相 類似,是一個三級放大電路。

輸入級為差分放大電路,使用鏡像電流源作為差分放大電 路有源負載,可使單端輸出電路的增益近似等于雙端輸出電容 的增益。中間級是本集成功放的主要增益級,為共射放大電路, 恒流源作有源負載,以增大放大倍數并作為驅動級。輸出級是 準互補對稱功率放大最終能輸出較大功率。并且引入了深度電 壓串聯負反饋,使整個電路具有穩定的電壓增益。

3LM386'[1氏壓音頻功率放大器電路

(1LM386是一種低電壓通用型集成功率放大器,引腳2為反 相輸入端,引腳3為同相輸入端,引腳5為輸出端應外接輸出電容 后再接負載。音頻信從3腳輸入,放大后的信號從5腳輸出,5腳 外接電容C3為功放輸出電容,以便構成OTL電路只需使用單電源 供電。引腳7與地之間外接電解電容這個不可少,實際應用時起 濾除噪聲的作用。工作穩定后,該管腳電壓值約等于電源電壓 的一半。增大這個電容的容值,減緩直流基準電壓的上升、下降 速度,有效抑制噪聲。引腳6和4分別為電源和地;引腳1和8為電 壓增益設定端:引腳1、8開路時,負反饋最強,整個電路的電壓 放大倍數為20倍,在實際應用中往往在1、8腳之間外接阻容串 聯電路,可使電壓放大倍數提高至U200。使用時在引腳7和地之 間接旁路電容,通常取lOpF。此電路調節RP即可使集成功放電 壓放大倍數在20~200之間變化。

(1功率放大電路的特點。由于功率放大器處于大信號工作

盂,聃陌岷㈨、.,籌簇裹 鼉與L廣3{“—十”—_uhI C^-.."32.ZO一¨一 容易產生自激或 10一k委瑟至

萬方數據

基于LM386集成功率放大電路的制作與調試 作者:黃菊

作者單位:四川職業技術學院,四川遂寧,629000 刊名: 無線互聯科技

英文刊名:wuxian hulian keji 年,卷(期:2013(7 參考文獻(3條 1.查看詳情 2.查看詳情

3.夏敏磊 變速運動小車功率放大電路的分析與調試 2011(07 本文鏈接:http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_wxhlkj201307076.aspx

第四篇：電路教案

第十三章 電路初探

一、初識家用電器和電路

如東縣大豫鎮初級中學 徐建飛

一、教學目標

（1）、知道電源是能持續供電的裝置，了解直流電源和交流電源。

（2）、初步認識家用電器。通過實例，知道用電器是將電能轉化為其他形式能的裝置。

（3）、通過實驗認識電路，知道通路、短路和斷路，了解短路的危害。

（4）、會連接簡單的電路。

（5）、熟悉常用的電路元件及其符號，會畫簡單的電路圖。

五、教學設計

（一）導入新課

1、對我們而言，這一切可能只有通過電視、電影活在我們的記憶里。多媒體呈現：圖片

2、今天我們看到的更多的是這樣的盛世美景。是什么發明在改變著我們的生活？（歷史上曾經以一個時代為這項發明立了一座豐碑）多媒體呈現：圖片

3、試想沒有電的日子會怎樣？

多媒體呈現：圖片

如今電對于我們就如同空氣和水一樣重要，今天就讓我帶領大家一起開始對電的初步探索。

板書：

十三、電路初探

13.1 初識家用電器和電路

（二）講授新課

活動一：認識用電器、電源、開關、導線。

1、認識用電器

（1）、這些大家都不陌生，您能說出他們的用途和通過他們我們獲取了哪些能量嗎？ 多媒體呈現：臺燈、電熨斗等圖片。

（2）、請同學們從能量轉化的角度給用電器下個定義。

板書：1：用電器—將電能轉化成其他能量的器件。（理解：用電器就是一個消化器，吃進去電能，吐出其他能量）

2、認識電源

（1）、用電器的消耗電能又是哪兒來的呢？

你能說出這些東西的名稱和作用嗎？ 多媒體呈現：常見的電源。（干電池、發電機、太陽能電池）

（2）、能量不可能創生，你能說出這些電源生成電能又是消耗了其他什么能量呢？（3）、你們能否仿照用電器的定義從能量轉化的角度給電源下個定義呢？

板書：電源—把其他形式的能轉化成電能的裝置。

（4）、如果我們要對電源進行進一步了解，請閱讀課本P58的信息快遞，回答如下問題：

多媒體呈現：填空題

3、認識開關

（1）、你認識這些東西嗎？

他們有什么作用？

多媒體呈現：開關定義及閉合斷開情況。

4、認識導線

（1）你還認識這些東西嗎？

他們有什么作用？（鋪路石）多媒體呈現：導線定義

活動二：觀察手電筒

1、用電器是如何從電源獲取電能工作的？讓我們來觀察我們家中最簡單的家用電器—手電筒。

演示：按下手電筒的開關按鈕，觀察電燈的發光情況。多媒體呈現：手電筒的結構，演示組裝過程，回答如下問題：

手電筒中電源是什么？用電器是什么？除此之外還有什么器件？猜想它們有什么作用。

2、思考：如果手電筒的后蓋與電池、前部的電燈與燈座、手電筒的按鈕有一處出現接觸不良或不能接觸會出現什么情況？

3、通過剛才的分析，請同學們猜想：用電器才能從電源獲取電能工作？（利用導體給用電器在電源正負極之間鋪一條通路）

板書：電路--用導線把電源、用電器、開關等元件連接起來組成的電流路徑。活動三：會連簡單的電路

1、下面我們就借助于導線這樣的導體，給我們桌上的小燈泡在電源正負極之間也鋪一條通路，使小燈炮亮起來！不過在實驗之前請同學們先了解一下連接電路要求.。多媒體呈現注意點

現場教師巡回指導，有意識地尋找有代表性地問題，挖掘課堂生成性資源。

2、電燈為什么會不亮？

有的桌上的燈亮了，有的桌上的燈卻不亮，請能使燈亮的同學幫助一下不能使燈點亮的同學，并且一起分析燈不亮的原因。.有些同學沒有用開關也能使燈泡發光，你認為開關有必要用嗎？

（不用開關就無法控制電路的通斷）

3、.有些同學沒有用開關也能使燈泡發光，你認為開關有必要用嗎？（不用開關就無法控制電路的通斷）

4、大家做得很好，剛才我在下面觀察時發現有些小組不能使小燈泡工作，請你們說說原因 老師這兒也有幾種燈泡不亮的原因，你能幫助老師分析原因嗎？ 通過多媒體分析電燈不亮原因。

綜上所述，電路可能存在三種狀態，我為大家演示一下。

多媒體呈現：（1）通路：閉合開關，電路中有電流通過的電路.（2）斷路：電路中某處斷開的電路

（3）短路：導線不經過用電器將電源兩極直接連接起來的電路。

短路的危害不只是用電器不能正常工作，短路還可能損害電源和線路，嚴重時還會引起火災，每年很多火災事故都是由短路引起.下面老師就來模擬短路引起火災事故的一種情況。

5、通過剛才的經驗積累，讓我們再回憶一下連接電路的注意點：

多媒體呈現：連接電路注意點并多媒體演示。

6、根據剛才的注意點，請大家在研究改變導線的長短是否改變燈泡的亮度？改變開關的位置是否改變開關的控制功能。

（讓學生通過自學“信息快遞”，自己摸索連接電路的方法和順序，可能會費點時間，會犯錯，但這樣的直接經驗教訓比從老師那兒得來的間接經驗要更加深刻.給機會允許學生犯錯，學生探索過 程中的錯誤是很好的教學資源，現場教師要從犯錯的座位上去找資源，讓能幫助的學生分析原因，以先學幫后學。）

活動四：會畫電路圖：

1、在研究電路時，如果每次都畫出實物圖，將是非常麻煩的一件事，我們可以用規定的元件符號來表示電路器件實物連接的圖，這樣的圖我們稱之為電路圖.板書：電路圖---用電路元件符號表示電路元件實物連接的圖。

2、同學們首先認一認幾種常見的電路元件及其符號。（1）現場教師組織學生抄畫元件符號。

3、請同學們對照作圖要求再參照書本畫出電路圖做出這樣一個最簡單的電路圖。多媒體呈現：作圖要求。

學生對照課本事例和實物圖畫圖。（簡單電路和串聯）現場教師巡回指導，學生評議優缺點，并給出正確畫法。

4、請同學們反思一下作圖過程，回憶一下有哪些注意點。

（三）本課小結

1、通過本節課的學習，你又學到了哪些新知識？

2、課前完成的導學案提問。

（四）布置作業

1、閱讀教材P62的“生活·物理·社會”

2、完成配套練習。

第五篇：電路教案

電路

電路

diànlù

[electric circuit] 能載電流的通路或互聯通路組。直流電通過的電路稱為“直流電路”;交流電通過的電路稱為“交流電路”

[編輯本段] 基本解釋

讀音：diàn lù

英文：circuit/electric circuit

電流流過的回路叫做電路。最簡單的電路由電源負載和導線、開關等元件組成。電路處處連通叫做通路。只有通路，電路中才有電流通過。電路某一處斷開叫做斷路或者開路。電路某一部分的兩端直接接通，使這部分的電壓變成零，叫做短路。

學術解釋

電路是電流所流經的路徑。

電路（英文：Electrical circuit）或稱電子回路，是由電氣設備和元器件，按一定方式聯接起來，為電荷流通提供了路徑的總體，也叫電子線路或稱電氣回路，簡稱網絡或回路。如電阻、電容、電感、二極管、三極管和開關等，構成的網絡。

電路的大小，可以相差很大，小到硅片上的集成電路，大到高低壓輸電網。

根據所處理信號的不同，電子電路可以分為模擬電路和數字電路。

模擬電路

·自然界產生的連續性物理自然量，將連續性物理自然量轉換為連續性電信號，運算連續性電信號的電路即稱為模擬電路。

·模擬電路對電信號的連續性電壓、電流進行處理。

最典型的模擬電路應用包括：放大電路、振蕩電路、線性運算電路（加法、減法、乘法、除法、微分和積分電路）。運算連續性電信號。

數字電路

·亦稱為邏輯電路

·將連續性的電訊號，轉換為不連續性定量電信號，并運算不連續性定量電信號的電路，稱為數字電路。

·數字電路中，信號大小為不連續并定量化的電壓狀態。

多數采用布爾代數邏輯電路對定量後信號進行處理。典型數字電路有，振蕩器、寄存器、加法器、減法器等。運算不連續性定量電信號。

積體電路

·積體電路亦稱為IC。

·運用積體電路設計程式（IC設計），將一般電路設計到半導體材料里的半導體電路（一般為矽片），稱為積體電路。

·利用半導體技術制造出積體電路（IC）。

電路組成

電路由電源，負載，連接導線和輔助設備四大部分組成。實際應用的電路都比較復雜，因此，為了便于分析電路的實質，通常用符號表示組成電路實際原件及其連接線，即畫成所謂電路圖。其中導線和輔助設備合稱為中間環節。

1.電源

電源是提供電能的設備。電源的功能是把非電能轉變成電能。例如，電池是把化學能轉變成電能；發電機是把機械能轉變成電能。由于非電能的種類很多，轉變成電能的方式也很多，所以，目前實用的電源類型也很多，最常用的電源是干電池、蓄電池和發電機等。

2.負載(就是課本中提到的“用電器”）

在電路中使用電能的各種設備統稱為負載。負載的功能是把電能轉變為其他形式能。例如，電爐把電能轉變為熱能；電動機把電能轉變為機械能，等等。通常使用的照明器具、家用電器、機床等都可稱為負載。

3.導線

連接導線用來把電源、負載和其他輔助設備連接成一個閉合回路，起著傳輸電能的作用。

4.輔助設備

輔助設備是用來實現對電路的控制、分配、保護及測量等作用的。輔助設備包括各種開關、熔斷器及測量儀表等。

電路物理量

電路的作用是進行電能與其它形式的能量之間的相互轉換。因此，用一些物理量來表示電路的狀態及各部分之間能量轉換的相互關系。

（1）電流

電流在實用上有兩個含義：第一，電流表示一種物理現象，即電荷有規則的運動就形成電流。第二，本來，電流的大小用電流強度來表示，而電流強度是指在單位時間內通過導體截面積的電荷量，其單位是安培（庫/秒），簡稱安，用大寫字母A表示。但電流強度平時人們多簡稱電流。所以電流又代表一個物理量，這是電流的第二個含義。

電流的真實方向和正方向是兩個不同的概念，不能混淆。

習慣上總是把正電荷運動的方向，作為電流的方向，這就是電流的實際方向或真實方向，它是客觀存在，不能任意選擇，在簡單電路中，電流的實際方向能通過電源或電壓的極性很容易地確定下來。

但是，在復雜直流電路中，某一段電路里的電流真實方向很難預先確定，在交流電路中，電流的大小和方向都是隨時間變化的。這時，為了分析和計算電路的需要，引入了電流參考方向的概念，參考方向又叫假定正方向，簡稱正方向。

所謂正方向，就是在一段電路里，在電流兩種可能的真實方向中，任意選擇一個作為參考方向（即假定正方向）。當實際的電流方向與假定的正方向相同時，電流是正值；當實際的電流方向與假定正方向相反時，電流就是負值。

換一個角度看，對于同一電路，可以因選取的正方向不同而有不同的表示，它可能是正值或者是負值。要特別指出的是，電路中電流的正方向一經確定，在整個分析與計算的過程中必須以此為準，不允許再更改。

（2）電壓與電位

從數值上看，AB兩點之間的電壓是電場力把單位正電荷從A點移動到B點時所做的功；而電場中某點的電位等于電場力將單位正電荷自該點移動到參考點所做的功。比較電壓和電位的概念可以看出，電場中某點的電位就是該點到參考點之間的電壓，電位是電壓的一個特殊形式。對于電位來說，參考點是至關重要的。在同一電路中，當選定不同的參考點，同一點的電位數值是不同的。

原則上說，參考點可以任意選定。在電工領域，通常選電路里的接地點為參考點，在電子電路里，常取機殼為參考點。

在實際應用時，僅知道兩點間的電壓往往不夠，還要求知道這兩點中哪一點電位高，哪一點電位低。例如，對于半導體二極管來說，還有其陽極電位高于陰極電位時才導通；對于直流電動機來說，繞組兩端的電位高低不同，電動機的轉動方向可能是不同的。由于實際使用的需要，要求我們引入電壓的極性，即方向問題。

（3）電動勢

電路中因其他形式的能量轉換為電能所引起的電位差，叫做電動勢。用字母E表示，單位是伏特。在電路中，電動勢常用符號δ表示。

（4）電功率

在物理學中，用電功率表示消耗電能的快慢．電功率用Ｐ表示，它的單位是Watt，簡稱Wa，符號是Ｗ．電流在單位時間內做的功叫做電功率 以燈泡為例，電功率越大，燈泡越亮。燈泡的亮暗由電功率決定，不用所通過的電流、電壓、電能決定！

（5）電壓與電流的關聯正方向

電路狀態

1.開路 也叫斷路，因為電路中某一處因中斷，沒有導體連接，電流無法通過，導致電路中電流消失，一般對電路無損害。

2.短路 電源未經過任何負載而直接由導線接通成閉合回路，易造成電路損壞、電源瞬間損壞、如溫度過高燒壞導線、電源等。

3.通路 ：處處連通的電路。

電路定律

所有的電路都遵循一些基本電路定律。

·基爾霍夫電流定律：流入一個節點的電流總和, 等于流出節點的電流總合。

·基爾霍夫電壓定律：環路電壓的總合為零。

·歐姆定律（Ohm's Law）：線性元件（如電阻）兩端的電壓, 等于元件的阻值和流過元件的電流的乘積。

·諾頓定理：任何由電壓源與電阻構成的兩端網絡, 總可以等效為一個理想電流源與一個電阻的并聯網絡。

·戴維寧定理：任何由電壓源與電阻構成的兩端網絡, 總可以等效為一個理想電壓源與一個電阻的串聯網絡。

分析包含非線性器件的電路，則需要一些更復雜的定律。實際電路設計中，電路分析更多的通過計算機分析模擬來完成。

電路功率

所有的電路在工作時，每一個元件或線路都會有能量的工作運用，即電能運用，而所有電路里的電能工作運用即稱為電路功率。

電路或電路元件的功率定義為：【功率=電壓*電流（P=I*V）】。

自然界里能量不會消滅，固有一定律【能量不滅定律】。

電路總功率=電路功率+各電路元件功率。例如：【電源（I*V）=電路（I*V）+ 各元件（I*V）】

在電路中的能量有時會變為熱能或輻射能…等其他能量到空氣中，這就是電路或電路元件會發熱的原因，不會全部形成電能于電路中，根據能量不滅【總能量=電能+熱能+輻射能+其他能量】。

電路種類

·電源電路：產生各種電子電路的所需求電源。

·電子電路：亦稱電氣回路。

頻率種類

·基頻電路，基頻，低頻率，使用基頻元件。

·高頻電路，高頻，高頻率，使用高頻元件。

·基頻、高頻混合電路

元件種類

·被動元件：如電阻、電容、電感、二極體…等，有分基頻被動元件、高頻被動元件。

·主動元件：如電晶體、微處理器…等有分基頻主動元件、高頻主動元件。

用途種類

【微處理器電路】：亦稱微控制器電路，形成計算機、游戲機、(播放器影、音)、各式各樣家電、滑鼠、鍵盤、觸控…等。

【電腦電路】：為微處理器電路進階電路，形成桌上型電腦、筆記型電腦、掌上型電腦、工業電腦…各樣電腦等。

【通訊電路】：形成電話、手機、有線網路、有線傳送、無線網路、無線傳送、光通訊、紅外線、光纖、微波通訊、衛星通訊…等。

【顯示器電路】：形成螢幕、電視、儀表！等各類顯示器。

【光電電路】：如太陽能電路。

【電機電路】：常運用於大電源設備、如電力設備、運輸設備、醫療設備、工業設備…等。