写在前面

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目录

多级放大电路和功率放大电路

1、请列举出多级放大器中的各耦合方式的特点

2、直接耦合放大电路的特殊问题是什么?如何解决？

3、什么是零点漂移？引起它的主要原因有那些因素？

4、抑制零点漂移的方法有哪些？

5、请简述你理解的阻抗匹配

6、如果阻抗不匹配，有哪些后果

7、功率放大器与电压放大器的区别

8、什么是功率放大电路？功率放大电路的主要技术性能有哪些要求？

9、甲类功率放大方式和乙类互补对称功放的主要区别

10、请简述功率放大器与电压放大器的区别?

11、乙类功率放大器产生交越失真的原因？如何抑制?

12、因周期导通角不同，功率放大器分为哪几类？简述其特点

13、一般说来功率放大器分为几类？

14、请简述 D 类放大器与数字功放的关系和区别?

15、什么是OTL电路，其优缺点是什么？

16、什么是OCL电路，其优缺点是什么?

17、什么是BTL电路？BTL电路有什么优缺点？

1、请列举出多级放大器中的各耦合方式的特点

答：多级放大器中的耦合方式决定了各级放大器之间信号的传递方式，对放大器的整体性能有重要影响。常见的耦合方式包括直接耦合、阻容耦合和变压器耦合

1、直接耦合

• 低频特性好：能够放大直流信号和变化缓慢的信号，适用于需要处理直流分量的场合。
• 元件少，便于集成：由于各级之间直接相连，无需额外的耦合元件
• 静态工作点互相影响：各级放大器之间的直流工作点会相互影响，需要采取措施保证各级放大器都有合适的工作点。
• 存在零点漂移：由于温度变化等因素，可能导致各级放大器的静态工作点发生偏移，从而产生零点漂移现象，影响放大器的稳定性。

2、阻容耦合

• 各级静态工作点独立：通过电容隔离直流分量，各级放大器的静态工作点相互独立， 便于单独调试和维护。
• 低频特性差：对低频信号，电容的容抗较大，信号衰减较大，∴不适合放大低频信号。
• 不便于集成化：由于需要较大容量的电容进行耦合，这在集成电路中难以实现
• 交流信号传递：主要传递交流信号，适用于需要隔离直流分量的交流放大电路。

3、变压器耦合

• 静态工作点独立：与阻容耦合类似，变压器耦合可实现各级放大器静态工作点的独立。
• 阻抗变换：可得前后级之间的阻抗匹配更加容易，从而获得较大的功率输出。
• 频带窄：由于变压器的频率特性限制，频带相对较窄，不适合处理高频信号。
• 体积大：变压器本身占据一定的体积，不利于电路的紧凑设计。
• 低频响应差：与阻容耦合类似，变压器耦合对于低频信号的响应也较差。

Tips： 在需要放大直流信号或低频信号的场合，可以选择直接耦合方式；在需要隔离直流分量且对低频特性要求不高的场合，可以选择阻容耦合方式；在需要实现阻抗变换且对功率输出有一定要求的场合，可以选择变压器耦合方式。

2、直接耦合放大电路的特殊问题是什么?如何解决？

零点漂移是直接耦合放大电路最大的问题。最根本的解决方法是用差分放大器。

3、什么是零点漂移？引起它的主要原因有那些因素？

放大器的输入信号为零时其输出端仍旧有变化缓慢且无规律的输出信号的现象。生产这种现象的主要原因是因为电路元器件参数受温度影响而发生波动从而导致Q点的不稳定，在多级放大器中由于采用直接耦合方式，会使Q点的波动逐级传递和放大。

4、抑制零点漂移的方法有哪些？

(1)在电路中引入直流负反馈;

(2)采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放大管的变化；

(3)采用“差动放大电路”

5、请简述你理解的阻抗匹配

1、阻抗匹配的定义

阻抗匹配是指在设计电气负载的输入阻抗或其相应信号源的输出阻抗时，以最大化功率传 输或最小化来自负载的信号反射为目的的一种做法。

【就是使负载阻抗与传输线的特征阻抗相等，以确保能量高效传输，减少信号反射和损耗。】

2、阻抗匹配的原理

最大功率传输定理：当负载阻抗与信号源内阻相等时，负载可以获得最大功率输出。在高频电路中，这意味着没有反射波，所有能量都被负载吸收。

信号反射：当负载阻抗与传输线的特征阻抗不相等时，传输线上的信号会产生反射，部分能量会被反射回源点，导致信号波形变形（eg：上冲、下冲、振铃现象），影响电路性能甚至功能。

3、阻抗匹配的方法

• 变压器法：利用变压器中的电感和电容实现阻抗匹配。这种方法可以根据需要选择不 同的变比比例以适应不同的负载阻抗。
• L 型网络法：由一个串联的电感和并联的电容组成，是基本的阻抗匹配电路之一。广泛应用于射频通信系统、功率放大器和天线等领域。
• T 型网络法：由两个串联的电感和一个并联的电容组成，具有宽带性能好和可调性强等优点。适用于需要在广泛的频率范围内进行匹配的场合。
• Pi 型网络法：由一个并联的电容和两个串联的电感组成，同样具有宽带性能好和可调性强等优点。常用于射频功率放大器和天线等领域。

简答：阻抗匹配是指信号源内阻与所接传输线的特性阻抗大小相等且相位相同，或传输线的特性阻抗与所接负载阻抗的大小相等且相位相同，分别称为传输线的输入端或输出端处于阻抗匹配状态，简称为阻抗匹配。阻抗匹配的作用主要有两点， 调整负载功率和抑制信号反射。

6、如果阻抗不匹配，有哪些后果

当阻抗不匹配时，会引起反射，从而在信号上尤其是数字信号上产生过冲和回勾，从而影响信号的正常接收，导致信号完整性问题；其次，由于阻抗不匹配导致信号的功率无法实现最大传输，从而导致功率损耗或是传输效率降低。

7、功率放大器与电压放大器的区别

（1）功率放大器主要是放大信号的功率，而电压放大器主要是放大电压或增加信号的电压电平；

（2）功率放大器的电流增益很高，>100，且可以处理较大的电流；而电压放大器电流增益较低，不能处理大电流，只是增加电压电平；

（3）功率放大器的输出阻抗较低，达百Ω；而电压放大器输出阻抗很高，可达 10+kΩ ；

（4）功率放大器的输入信号必须具有高幅度；而电压放大器可以处理低幅度的信号 。

8、什么是功率放大电路？功率放大电路的主要技术性能有哪些要求？

功率放大电路是指能输出足够的功率以推动负载工作的放大电路。

功率放大电路主要技术性能要求是：

(1)输出功率要足够大;

(2)转换效率要高；

(3)三极管的功耗要小;

(4)非线性失真要小;

(5)三极管的工作要安全、可靠。

9、甲类功率放大方式和乙类互补对称功放的主要区别

（1）甲类功放是指在信号的整个周期内（正弦波的正负两个半周），放大器的任何功率输出元件都不会出现电流截止（即停止输出）的一类放大器。甲类放大器工作时会产生高热，效率很低，但固有的优点是不存在交越失真。

（2）乙类功放是指正弦信号的正负两个半周分别由推挽输出级的两“臂”轮流放大输出的一类放大器，每一“臂”的导电时间为信号的半个周期。 乙类放大器的优点是效率高，缺点是会产生交越失真 。

10、请简述功率放大器与电压放大器的区别？

（1）主要任务与侧重点

电压放大器：

主要任务：放大微弱的电压信号，使其达到所需的电压水平。

侧重点：侧重于电压的放大，通过提高电压幅度来增强信号的强度和清晰度。

功率放大器：

主要任务：在允许的失真范围内，得到尽可能大的输出功率和效率。

侧重点：侧重于功率的放大，通过增加信号的功率来满足特定应用的需求，eg：驱动扬声器、马达等负载。

（2）性能指标

电压放大器：

主要指标：电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。这些指标反映了电压放大器对电压信号的放大能力和输入输出之间的匹配关系。

功率放大器：

主要指标：输出功率、效率和管耗。这些指标直接关联到功率放大器的实际输出能力和能量转换效率。

（3）工作状态与失真

电压放大器：

工作状态：通常在甲类放大状态，晶体管或运算放大器在整个信号周期内都有电流通过。

失真：工作在小信号下，晶体管的电压和电流变化幅度小，∴输出波形非线性失真小。

功率放大器：

工作状态：工作在乙类或甲乙类推挽放大状态居多，这些状态允许在信号周期内部分时间无电流通过，从而提高效率。

失真：工作在大信号下，电压和电流变化幅度很大，因此其输出波形非线性失真相对较大。但现代功率放大器设计通常会采取各种措施来减小失真，eg：采用负反馈、失真补偿电路等。

l 电压放大器：广泛应用于通信系统、音频设备、测量仪器等领域，用于提高信号的强度和清晰度。

l 功率放大器：广泛应用于无线通信、音频放大、雷达系统、工业控制等领域，用于驱动各种负载并满足特定的功率需求。

11、乙类功率放大器产生交越失真的原因？如何抑制？

1、产生交越失真的原因

交越失真主要发生在乙类功率放大器中，其根本原因在于晶体管的门限电压（或称为截止电压）不为零。当输入的交流信号（如正弦波）的幅度较小，特别是处于零点附近时，由于 NPN 型和 PNP型晶体管的截止电压（一般为 0.7V 左右，对于硅三极管而言）的存在，两个晶体管都不能完全导通。这意味着在输入信号的零点附近，输出信号会出现不连续的现象，即输出信号无法跟随输入信号的变化而变化，从而产生失真，这种失真就被称为交越失真。

2、抑制交越失真的方法

（1）设置合适的静态工作点：

通过调整电路中的偏置电压或电流，使得晶体管在静态时处于微导通状态。即使输入信号较小，也能保证晶体管能够导通，从而避免在零点附近出现不连续的现象。这种方法的关键在于精确控制偏置电路，以确保静态工作点的稳定性。

（2）使用补偿电路：

在晶体管之间增加二极管或电阻等元件，利用这些元件的压降来产生偏置电压，从而补偿晶体管的截止电压。

Eg：可以使用两个二极管分别连接在 NPN 型和 PNP 型晶体管的基极和发射极之间，通过选择合适的二极管和电阻值，使得在输入信号为零时，晶体管仍然能够保持一定的导通状态。这种方法简单易行，但需要注意元器件参数的匹配和温度的影响。

（3）采用甲乙类放大电路：甲乙类功率放大器（Class AB Amplifier）结合了甲类（Class A）和乙类（Class B）放大电路的优点。它通过设置合适的偏置电路，使得晶体管在静态时即处于微导通状态，从而消除了交越失真。然而，这种方法的代价是增加了静态功耗，因此其效率略低于纯乙类功率放大器。

（4）引入负反馈回路：

通过在放大电路中添加负反馈回路，可以在一定程度上抑制失真并提高电路的线性度。负反馈能够减小由于晶体管非线性特性引起的输出信号失真，并使得电路对输入信号的变化更加敏感和稳定。

12、因周期导通角不同，功率放大器分为哪几类？简述其特点

（1）甲类（Class A）功率放大器

特点：在输入信号的整个周期内，放大器的工作点都位于其线性区域内，即放大器始终有电流流过。

优点：失真小，线性度好。

缺点：效率低，因为放大器在整个周期内都在消耗电能，即使输出信号为零时也是如此。

（2）乙类（Class B）功率放大器

特点：在输入信号的周期内，放大器只在正半周或负半周工作，即放大器只在信号的正向或负向部分导通。

优点：效率较高，因为放大器只在信号的有效部分导通。

缺点：存在交叉失真（crossover distortion），即正负半周切换时产生的失真。

（3）甲乙类（Class AB）功率放大器

特点：是甲类和乙类的折中方案，放大器在输入信号的周期内大部分时间都工作在线性区域，但在信号过零点附近会短暂进入非线性区域。

优点：效率和线性度都较好，失真较小。

缺点：效率不如纯乙类放大器，但仍然比甲类高。

（4）C 类（Class C）功率放大器

特点：放大器仅在输入信号的峰值附近导通，即工作在一个非常窄的时间窗口内。

优点：效率非常高，因为放大器在大部分时间内都不消耗电能。

缺点：失真很大，因为放大器仅在信号的峰值附近工作，需要复杂的后级电路来减少失真。

（5）D 类（Class D）功率放大器

特点：也称为数字放大器，它使用脉冲宽度调制（PWM）或其他数字调制技术来放大信号。放大器输出的是一系列高频脉冲，其平均电压或电流与输入信号成比例。优点：效率极高，通常接近 100%，且体积小、重量轻、散热少。

缺点：需要复杂的调制和解调电路，且如果调制不当，可能会产生较大的电磁干扰和噪声。不同类型的功率放大器各有其优缺点，适用于不同的应用场景。Eg：对于追求极致效率的应用，D 类放大器可能是最佳选择；而对于对失真要求非常严格的音频应用，甲类或甲乙类放大器可能更为合适。

13、一般说来功率放大器分为几类？

按照晶体管在整个周期导通角的不同，可以分为甲类、乙类、甲乙类、丙类、丁类。按照电路结构不同，可以分为变压器耦合、无输出变压器OTL、无输出电容OCL、桥式推挽功率放大电路BTL。

14、请简述 D 类放大器与数字功放的关系和区别？

1、定义

D 类放大器： 也称为开关放大器或 PWM（脉冲宽度调制）放大器，是通过控制开关单元的 ON/OFF 来驱动扬声器的放大器。D 类放大器通过 PWM 技术将音频信号转换为脉冲宽度调制信号，再由功率 MOSFET 管放大后驱动扬声器。由于其高效率和低功耗的特点，广泛应用于各种音频设备中，如家庭音响、汽车音响、专业音响等。

数字功放： 数字功放是一种将音频信号以数字形式进行处理和放大的设备。它不仅包括 D 类放大器，还可能包括其他类型的数字放大技术。数字功放具有失真小、噪音低、动态范围大等特点，在音质上优于许多传统模拟功放。不仅限于音频放大，还可能涉及其他数字信号处理领域

2、区别------【D 类放大器是数字功放的一种重要类型，但数字功放并不等同于 D 类放大器】

（1）工作原理：

D 类放大器：主要通过 PWM 技术将模拟或数字音频信号转换为 PWM 信号，再由功率 MOSFET 管进行放大。这个过程中，音频信号的还原依赖于 PWM信号的脉宽变化。

数字功放：可能包括更广泛的数字处理技术，eg：PCM（脉冲编码调制）到 PWM 的转换、数字滤波、数字音量控制等。数字功放可能直接处理数字音频信号，或者将模拟音频信号转换为数字信号后再进行处理和放大。

（2）信号处理：

D 类放大器：虽然可以处理模拟或数字音频信号，but 其核心处理过程仍然是以模拟方式为主，即通过 PWM 技术将音频信号调制为脉冲宽度信号。

数字功放：更侧重于数字信号处理，包括数字滤波、数字增益控制等，这些处理过程能够更精确地控制音频信号的各个参数，从而提供更优的音质和性能。

15、什么是 OTL 电路，其优缺点是什么？

答：OTL 电路，全称为 Output Transformer Less（无输出变压器），是一种采用无输出变压器的功率放大电路。这种电路通过其他技术（如电容耦合）实现音频信号的放大和驱动，避免了传统输出变压器带来的失真和负载匹配问题OTL 电路通常采用单电源供电，从两组串联的输出中点通过电容耦合输出信号。这种设计使得电路在不需要输出变压器的情况下，也能实现功率的放大。由于省去了输出变压器，OTL电路在集成化方面具有显著优势，同时也改善了电路的频率特性。

• 简单高效：OTL 电路结构相对简单，易于实现和调试。同时，由于省去了输出变压器， 提高了电路的转换效率，使得能量损失更少。
• 成本低：由于省去了昂贵的输出变压器，成本上具有较大优势，适合大规模生产和应用。
• 集成化好：OTL 电路轻便且易于集成，适合于现代电子设备的紧凑设计需求。
• 频率特性好：只要输出电容的容量足够大，OTL 电路的频率特性就能得到保证，满足多 种应用场景的需求。
• 输出阻抗较高：这可能会影响到与负载的匹配效果，进而影响到输出功率和音质。
• 容易产生自激振荡：在某些情况下，OTL 电路可能会产生自激振荡现象，影响电路的稳定性和性能。因此，在设计和调试过程中需要特别注意防止自激振荡的产生。

16、什么是 OCL 电路，其优缺点是什么？

答：OCL 电路，全称为 Output Capacitor Less Circuit，即无输出电容的放大器电路。OCL 电路通过实现直流耦合来消除传统放大器电路中输出电容器带来的不利影响，eg：限制低频响应和引起相位偏移。这种设计使得信号可以直接从放大器的输出端驱动负载，无需经过输出电容器。Tips:在音频和功率放大器领域具有显著的优势

（1）频率响应更好

∵省去了输出电容器，OCL 电路的频率响应范围更广，可以输出更高的频率响应，同时低频响应也更加平滑。

（2）音质提升

能够更准确地还原音频信号【主要针对音频领域】

（3）结构简单

相比于需要输出电容器的电路设计，其更为简单，降低了设计复杂度和成本。【便宜】

（4）效率高

∵省去了大体积的输出电容器，OCL 电路在能量转换过程中减少了不必要的损耗，提高了整体效率。

（1）对电源要求高

OCL 电路需要双电源供电，且对电源的稳定性要求较高，增加了电源的复杂性和成本。

（2）输出功率受限

∵输出电压和功率受限于电源电压，∴其输出功率相对较小，适用于中小型的音响系统。

（3）负载匹配要求高

需要匹配合适的负载电容器才能发挥最佳性能。If 负载不匹配，可能会影响音质和电路的稳定性。

17、什么是BTL电路？BTL电路有什么优缺点？

为了实现单电源供电，且不用变压器和大电容，可采用桥式推挽功率放大电路，简称BTL电路。

BTL电路的优点有只需要单电源供电，且不用变压器和大电容，输出功率高。缺点是所用管子数量多，很难做到管子特性理想对称，且管子总损耗答，转换效率低。