一、教学设计
表1、甲类功率放大电路性能与测试
| 教师姓名 | 李军科、崔玫、陈立文、房曙光、曹钟林、程军武、童建华、冒莉 | 备注 |
| 章节名称 | 项目四 音频功率放大电路 任务4-1甲类功率放大器 | |
| 教学任务 | 甲类功率放大器的电路结构和工作原理；甲类功率放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻；测试甲类功率放大器静和动态性能指标。 | |
| 教学目标 | 1、 掌握甲类功率放大器电路的电路结构和工作原理； 2、 分析计算甲类功率放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻； 3、学会测试甲类功率放大器的静态和动态性能指标。 | |
| 教学策略 | 以教师为主导，学生为主体开展教学。教师演示课程PPT,并借助于multisim11电路仿真软件对甲类功率放大器电路多媒体演示。 | |
教学过程 | 教师活动： 实例导入—提出问题（家用电器中甲类功率放大器）—multisim11平台小信号运甲类功率放大器演示 ——学生仿真过程指导——板书讲解 | |
学生活动： 在教师新课导入基础上回答问题—课堂听讲——完成小信号甲类功率放大器电路multisim11平台电路仿真。 | ||
| 资源准备：multisim11软件、PC电脑、投影、PPT课件、USB接口数字示波器、万用表、面包电路板 | ||
教学评价 | 1、知识与技能：甲类功率放大器符号、分类、分析方法、芯片选型。 | |
2、过程与方法：课堂理论讲解与实际操作、仿真演示。 | ||
| 3、教学态度评价： | ||
| 说明：教学评价安排在课堂快要结束时候，以学生评价为主，讲师评价为辅 | ||
| 课程总结 | 功率放大电路在多级放大电路的末级，用来在电流与电压放大的基础上完成功率放大。功率放大电路典型应用是音频信号处理。D类功率放大器代表目前新潮流。但甲类功率放大器是基础。 |
二、教学内容
在电子设备中，放大器的末级通常要带动一定的负载。例如，使扬声器发出洪亮的声音，推动电动机旋转，将微弱的无线信号发射出去等。为了达到以上要求，末级电路不但要求输出较大幅度的电压，同事还要求输出较大幅度的电流，即要求放大器能负载输出足够大的功率。这种放大器成为功率放大器。
早起的功率放大器多以三极管构成，电路形式变化多样，设计调试也较复杂。随着半导体技术的飞速发展，近年来出现了很多功放集成电路和模块，功能更加完善，指标也更加出众，大大减少设计、调试电路的工作量。虽然电路的形式大不相同，但都基于相同的原理。
一个实用的放大器通常含有三个部分：输入级、中间级及输出级，其任务各不相同。一般地说，输入级与信号源相连，因此，要求输入级的输入电阻大，噪声低，共模抑制能力强，阻抗匹配等;中间级主要完成电压放大任务，以输出足够大的电压;输出级主要要求向负载提供足够大的功率，以便推动如扬声器、电动机之类的功率负载。功率放大电路的主要任务是：放大信号功率
2.1功率管状态
功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。具有以下特点: 尽可能大的输出功率 ；尽可能高的功率转换效率 ； 允许的非线性失真。
图1、功率放大电路中晶体管工作状态
（1）甲类工作状态 在整个工作周期内晶体管的集电极电流始终是流通的，如图1-1）所示。甲类工作状态又称为A类工作状态。这种状态放大器的效率最低，但非线性失真相对较小。一般用于对比失真比较敏感的场合，比如Hi-Fi音响。
（2）乙类工作状态 晶体管半个周期工作，另半个周期截止，如图1-2所示。乙类工作状态又称为B类工作状态。这种放大器一般有两只互补的晶体管推挽工作，效率比甲类功放要高，但存在交越失真的问题。一般功率放大器都采用这种形式。
（3）甲乙类工作状态 它是介于甲类和乙类之间的工作状态，即晶体管工作周期大于一般，如图1-3所示。这种功放的特性介于甲类和乙类之间。
（4）丙类工作状态 在这种状态下，晶体管工作的时间小于半个周期，如图1-4所示。丙类工作工作状态又称为C类工作状态。丙类功放一般用于高频的谐振功放。 （需要补充）
（5）D类功率放大器 这种放大器中，输入信号先调试为PWM形式，晶体管工作在开关状态，输出端通过LC滤波恢复信号波形。这种功率放大器最大的特点就是效率很高，但是电路较为复杂，高频特性差。主要用于小型化、电池供电以及要求高效率的场合。
2.2甲类功率放大电路（单管）
图2、单管甲类功率放大电路与分析
典型的甲类单管功率放大电路如图 2所示。在图中Rb1和Rb2组成偏置电路；Cb、Ce为交流旁路电容；Tr1、Tr2是输入、出变压器，输出变压器Tr2其初级接晶体管的集电极，次级接负载RL，它的作用 是进行阻抗变换，使放大电路获得最佳负载，从而提高输出效率。 由图2可列出其直流负载线方程： UCE = EC - IE Re ， 因为变压器初级的直流电阻rT很小，故可视为短路。为了充分利用直流电源EC，功放电路中Re一般选的较小（约几Ω），其上的压降也可忽略不计，于是式Uce=Ec。它表明直流负载线是过点（EC，0）且与纵轴几乎平行的直线，如图2右所示，直流负载线与IB对应的那条输出特性曲线的交点即为Q点。由于功放管处于极限运用状态，当忽略UCES 和ICEO 时，由图可见集电极电压变化的幅值Ucm ≈ EC。电流的幅值Icm = IC ，故，功率管的最大交流输出功率为
由于功放管处于极限运用状态，
当忽略
U
CES
和
I
CEO
时，
由图可见集电极电压变
化的幅值
U
cm
≈
E
C
。电流的幅值
I
cm
=
I
C
，故，功率管的最大交流输出功率
为
（公式1）
U
CE
≈
E
电源输出功率为Pe=EcIc ，显然甲类单管放大电路在理想情况下的效率为50％。实际应用时，为了避免输出信号失真过大，交流动态范围不能太大，应留有充分的余地，再把变压器的损耗考虑在内，实际的效率只有25～35％。直流电源供给集电极的功率除输出给负载的功率Po外，其余消耗在晶体管的集电结上，即管子的损耗功率。
甲类功放不存在交越失真，音频信号可以完整地传输。甲类功放是发烧友追求的目标。一部甲类功放，一其输出功率是多少？功率损耗是多少？这些都是甲类功放制作的前期理论计算。甲类功放多采用NPN与PNP配对的推挽式工作方式。
推挽式甲类功放电路，可以看成是由2个单管式甲类射极器组成。
正电源的NPN管与负电源的PNP管分别工作于甲类状态，对整个音频信号进行放大。输出到音箱。
推挽式甲类功放在进行组装调试前一定要知道，做多大的功率？需要多大静态电流？供应电流是多少？损耗是多少？这方面的资料难寻。有些生产厂家在甲类功放上标示的功率是不是真有这么大？购买者都想核实。如何达到以上目标呢？
2.3甲类功率放大电路（推挽式）
图3 推挽式甲类功率放大电路及输出分解电路
从图3可知，喇叭所获得的电流是由NPN和PNP三极管分别提供的。NPN功放管和PNP功放管输入的音频信号极性是相同的。甲类工作状态就是三极管在工作时任何时候都有电流。
近年来，许多人以低价销售安装中星6B的C波段接收装置。但一般未满两年这些锅体便因严重锈蚀而纷纷解体，以致无论信号是正值还是负值，末级管都有电流流过。单管甲类工作集电极电流波形见图3。以正弦波为例，静态电流为正弦波峰值即Io=lf，最大电流为2倍波峰值即Imax=21f=2I.这样的静态电流设置可保证整个信号周期内三极管都有电流流过。要求功放输出功率，必须求出输出电流有效值。
三、教学课件
四、教学视频
