目前使用最广泛的是无输出变压器的功率放大电路（OTL 电路）和无输出电容的功率放大电路（OCL 电路）。

一、OCL 电路的组成及工作原理

为了消除图9.1.5所示的基本 OCL 电路所产生的交越失真，应当设置合适的静态工作点，使两只放大管均工作在临界导通或微导通状态。能够消除交越失真的 OCL 电路如图9.2.1所示。

在图中，静态时，从 $+V_{CC}$ 经过 $R_1$、$R_2$、$D_1$、$D_2$、$R_3$ 到 $-V_{CC}$ 有一个直流电流，它在 $T_1$ 和 $T_2$ 管两个基极之间所产生的电压为$$U_{B1B2}=U_{R2}+U_{D1}+U_{D2}$$使 $U_{B1B2}$ 略大于 $T_1$ 管发射结和 $T_2$ 管发射结开启电压之和，从而使两只管子均处于微导通态，即都有一个微小的基极电流，分别为 $I_{B1}$ 和 $I_{B2}$。调节 $R_2$，可使发射极静态电位 $U_E$ 为 $0\text{V}$，即输出电压 $u_O$ 为 $0\text{V}$。
当所加信号按正弦波规律变化时，由于二极管 $D_1$、$D_2$ 的动态电阻很小，而且 $R_2$ 的阻值也较小，因而可以认为 $T_1$ 管基极电位的变化与 $T_2$ 管基极电位的变化近似性等，即 $u_{b1}\approx u_{b2}\approx u_i$；也就是说，可以认为两管基极之间电位差基本是一恒定值，两个基极的电位随 $u_i$ 产生相同变化。这样，当 $u_i>0\text{V}$ 且逐渐增大时，$u_{BE1}$ 增大，$T_1$ 管基极电流 $i_{B1}$ 随之增大，发射极电流 $i_{E1}$ 也必然增大，负载电阻 $R_L$ 上得到正方向的电流；与此同时，$u_i$ 的增大使 $u_{EB2}$ 减小，当减小到一定数值时，$T_2$ 管截止。同样道理，当 $u_i<0\text{V}$ 且逐渐减小时，使 $u_{EB2}$ 逐渐增大，$T_2$ 管的基极电流 $i_{B2}$ 随之增大，发射极电流 $i_{E2}$ 也必然增大，负载电阻 $R_L$ 上得到负方向的电流；与此同时，$u_i$ 的减小，使 $u_{BE1}$ 减小，当减小到一定数值时，$T_1$ 管截止。这样，即使 $u_i$ 很小，总能保证至少有一只晶体管导通，因而消除了交越失真。$T_1$ 和 $T_2$ 管在 $u_i$ 作用下，其输入特性中的图解分析如图9.2.2所示。综上所述，输入信号的正半周主要是 $T_1$ 管发射极驱动负载，而负半周主要是 $T_2$ 管发射极驱动负载，而且两管的导通时间都比输入信号的半个周期长，即在信号电压很小时，两只管子同时导通，因而它们工作在甲乙类状态。

值得注意的是，若静态工作点失调，例如 $R_2$、$D_1$、$D_2$ 中任意一个元件虚焊，则从 $+V_{CC}$ 经过 $R_1$、$T_1$ 管发射结、$T_2$ 管发射结、$R_3$ 到 $-V_{CC}$ 形成一个通路，有较大的基极电流 $I_{B1}$ 和 $I_{B2}$ 流过，从而导致 $T_1$ 管和 $T_2$ 管有很大的集电极直流电流，且每只管子的管压降均为 $V_{CC}$，以至于 $T_1$ 管和 $T_2$ 管可能因功耗过大而损坏。因此，常在输出回路中接入熔断器以保护功放管和负载。

二、OCL 电路的输出功率及效率

功率放大电路最重要的技术指标是电路的最大输出功率 $P_{om}$ 即效率 $\eta$。为了求解 $P_{om}$，需首先求出负载上能够得到的最大输出电压幅值。当输入电压足够大，且又不产生饱和失真时，电路的图解分析如图9.2.3所示。图中 $Ⅰ$ 区为 $T_1$ 管的输出特性，$Ⅱ$ 区为 $T_2$ 管的输出特性。因两只管子的静态电流很小，所以可以认为静态工作点在横轴上，如图中所标注，因而最大输出电压幅值等于电源电压减去晶体管的饱和压降，即 $(V_{CC}-U_{CES1})$。

实际上，即使不画出图来，也能得到同样的结论。在正弦波信号的正半周，$u_i$ 从零逐渐增大时，输出电压随之逐渐增大，$T_1$ 管管压降必然逐渐减小，当管压降下降到饱和管压降时，输出电压达到最大幅值，其值为 $(V_{CC}-U_{CES1})$，因此最大不失真输出电压的有效值$$U_{om}=\frac{V_{CC}-U_{CES1}}{\sqrt{2}}$$设饱和管压降$$U_{CES1}=-U_{CES2}=U_{CES}(\mathrm{9.2.1})$$最大输出功率$$P_{om}=\frac{U_{om}^2}{R_L}=\frac{(V_{CC}-U_{CES1}{)}^2}{2R_L}(\mathrm{9.2.2})$$在忽略基极回路电流的情况下，电源 $V_{CC}$ 提供的电流$$i_C=\frac{V_{CC}-U_{CES}}{R_L}\sin \omega t$$电源在负载获得最大交流功率时所消耗的平均功率等于其平均电流与电源电压之积，其表达式为$$P_V=\frac{1}{\pi }{\int }_0^{\pi }\frac{V_{CC}-U_{CES}}{R_L}\sin \omega t\cdot V_{CC}\text{d}\omega t$$整理后可得$$P_V=\frac{2}{\pi }\cdot \frac{V_{CC}(V_{CC}-U_{CES})}{R_L}(\mathrm{9.2.3})$$因此，转换效率$$\eta =\frac{P_{om}}{P_V}=\frac{\pi }{4}\cdot \frac{V_{CC}-U_{CES}}{V_{CC}}(\mathrm{9.2.4})$$在理想情况下，即饱和管压降可忽略不计的情况下$$P_{om}=\frac{U_{om}^2}{R_L}=\frac{V_{CC}^2}{2R_L}(\mathrm{9.2.5})$$$$P_V=\frac{2}{\pi }\cdot \frac{V_{CC}^2}{R_L}(\mathrm{9.2.6})$$$$\eta =\frac{\pi }{4}\approx 78.5\%(\mathrm{9.2.7})$$应当指出，大功率管的饱和管压降常为 $2\sim 3\text{V}$，因而一般情况下都不能忽略饱和管压降，即不能用式（9.2.5）和式（9.2.7）计算电路的最大输出功率和效率。

三、OCL 电路中晶体管的选择

在功率放大电路中，应根据晶体管所承受的最大管压降、集电极最大电流和最大功耗来选择晶体管。

1、最大管压降

从 OCL 电路工作原理的分析可知，两只功放管中处于截止状态的管子将承受较大的管压降。设输入电压为正半周，$T_1$ 导通，$T_2$ 截止，当 $u_i$ 从零逐渐增大到峰值时，$T_1$ 和 $T_2$ 管的发射极电位 $u_E$ 从零逐渐增大到 $(V_{CC}-U_{CES1})$，因此，$T_2$ 管压降 $u_{CE2}$ 的数值 [$u_{EC2}=u_E-(-V_{CC})=u_E+V_{CC}$] 将从 $V_{CC}$ 增大到最大值$$u_{EC2max}=(V_{CC}-U_{CES1})+V_{CC}=2V_{CC}-U_{CES1}(\mathrm{9.2.8})$$利用同样的分析方法可得，当 $u_i$ 为负峰值时，$T_1$ 管承受最大管压降，数值为 [$2V_{CC}-(-U_{CES2})$]。所以，考虑留有一定的余量，管子承受的最大管压降为$$|U_{CEmax}|=2V_{CC}(\mathrm{9.2.9})$$

2、集电极最大电流

从电路最大输出功率的分析可知，晶体管的发射极电流等于负载电流，负载电阻上的最大电压为 $V_{CC}-U_{CES1}$，故集电极电流的最大值$$I_{Cmax}\approx I_{Emax}=\frac{V_{CC}-U_{CES1}}{R_L}$$考虑留有一定的余量$$I_{Cmax}=\frac{V_{CC}}{R_L}(\mathrm{9.2.10})$$

3、集电极最大功耗

在功率放大电路中，电源提供的功率，除了转换成输出功率外，其余部分主要消耗在晶体管上，可以认为晶体管所损耗的功率 $P_T=P_V-P_o$。当输入电压为零，即输出功率最小时，由于集电极电流很小，使管子的损耗很小；当输出电压最大，即输出功率最大时，由于管压降很小，管子的损耗也很小；可见，管耗最大既不会发生在输入电压最小时，也不会发生在输入电压最大时。下面列出晶体管集电极功耗 $P_T$ 与输出电压峰值 $U_{OM}$ 的关系式，然后对 $U_{OM}$ 求导，令导数为零，得出的结果就是 $P_T$ 最大的条件。
管压降和集电极电流瞬时值的表达式分别为$$u_{CE}=(V_{CC}-U_{OM}\sin \omega t)，i_C=\frac{U_{OM}}{R_L}\cdot \sin \omega t$$功耗 $P_T$ 为功放管所损耗的平均功率，因为每只晶体管基本只导通半个周期，所以每只晶体管的集电极功耗表达式为$$\begin{gathered} P_T=\frac{1}{2\pi }{\int }_0^{\pi }(V_{CC}-U_{OM}\sin \omega t)\cdot \frac{U_{OM}}{R_L}\cdot \sin \omega t\text{d}\omega t \\ =\frac{1}{R_L}(\frac{V_{CC}{U}_{OM}}{\pi }-\frac{U_{OM}^2}{4}) \end{gathered}$$令 $\frac{\text{d}{P}_T}{\text{d}{U}_{OM}}=0$，可以求得，$U_{OM}=\frac{2}{\pi }\cdot V_{CC}\approx 0.6V_{CC}$。
以上分析表明，当 $U_{OM}\approx 0.6V_{CC}$ 时，$P_T=P_{Tmax}$。将 $U_{OM}$ 代入 $P_T$ 的表达式，就可得出$$P_{Tmax}=\frac{V_{CC}^2}{{\pi }^2{R}_L}(\mathrm{9.2.11})$$当 $U_{CES}=0$ 时，根据式（9.2.5）可得$$P_{Tmax}=\frac{2}{{\pi }^2}{P}_{om}\approx 0.2P_{om}{|}_{U_{CES}=0}(\mathrm{9.2.12})$$可见，晶体管集电极最大功耗仅为理想（饱和管压降为零）时最大输出功率的五分之一。
在查阅手册悬着晶体管时，应使极限参数$$\{\begin{array}{c}{U}_{(BR)CEO}>2V_{CC}(\mathrm{9.2.13}a)\\ I_{CM}=\frac{V_{CC}}{R_L}(\mathrm{9.2.13}b)\\ P_{CM}>0.2P_{om}{|}_{U_{CES}=0}(\mathrm{9.2.13}c)\end{array}$$这里仍需强调，在选择晶体管时，其极限参数，特别是 $P_{CM}$ 应留有一定的余量，并严格按手册要求安装散热片。

【例9.2.1】在图9.2.1所示电路中，已知 $V_{CC}=15\text{V}$，输入电压为正弦波，晶体管的饱和管压降 $|U_{CES}|=3\text{V}$，电压放大倍数约为 1，负载电阻 $R_L=4\Omega$。
（1）求解负载上可能获得的最大功率和效率；
（2）若输入电压最大有效值为 $8\text{V}$，则负载上能够获得的最大功率为多少？
（3）若 $T_1$ 管的集电极和发射极短路，则将产生什么现象？
解： （1）$$P_{om}=\frac{U_{om}^2}{R_L}=\frac{(V_{CC}-|U_{CES}{|}^2)}{2R_L}=18\text{W}$$$$\eta =\frac{\pi }{4}\cdot \frac{V_{CC}-|U_{CES}|}{V_{CC}}\approx 62.8\%$$（2）因为 $U_o\approx U_i$，所以 $U_{om}\approx 8\text{V}$。最大输出功率$$P_{om}=\frac{U_{om}^2}{R_L}=16\text{W}$$可见，功率放大电路的最大输出功率除了决定于功放自身的参数外，还与输入电压是否足够大有关。
（3）若 $T_1$ 管的集电极和发射极短路，则 $T_2$ 管静态管压降为 $2V_{CC}$，且从 $+V_{CC}$ 经 $T_2$ 管的 e - b、$R_3$ 至 $-V_{CC}$ 形成基极静态电流，由于 $T_2$ 管工作在放大状态，集电极电流势必很大，使之因功耗过大而损坏。

【例9.2.2】已知图9.2.1所示电路的负载电阻为 $8\text{Ω}$，晶体管饱和管压降 $|U_{CES}|=2\text{V}$，试问：
（1）若负载所需最大功率为 $16\text{W}$，则电源电压至少应取多少伏？
（2）若电源电压取 $20\text{V}$，则晶体管的最大集电极电流、最大管压降和集电极最大功耗各为多少？
解：（1）根据 $P_{om}=\frac{(V_{CC}-|U_{CES}|{)}^2}{2R_L}=16\text{W}$，可求出电源电压$$V_{CC}\ge 18\text{V}$$（2）最大不失真输出电压的峰值$$U_{OM}=V_{CC}-|U_{CES}|=18\text{V}$$因而负载电流最大值，即晶体管集电极最大电流$$I_{Cmax}\approx \frac{U_{OM}}{R_L}=2.25\text{A}$$最大管压降$$U_{CEmax}=2V_{CC}-U_{CES}=38\text{V}$$晶体管集电极最大功耗$$P_{Tmax}=\frac{V_{CC}^2}{{\pi }^2{R}_L}\approx 5.07\text{W}$$