OTL(Outputtransformerless)電路是一種沒有輸出變壓器的功率放大電路。過去大功率的功率放大器多采用變壓器耦合方式,以解決阻抗變換問題,使電路得到最佳負載值。但是,這種電路有體積大、笨重、頻率特性不好等缺點,目前已較少使用。OTL電路不再用輸出變壓器,而采用輸出電容與負載連接的互補對稱功率放大電路,使電路輕便、適于電路的集成化,只要輸出電容的容量足夠大,電路的頻率特性也能保證,是目前常見的一種功率放大電路。它的特點是:采用互補對稱電路(NPN、PNP參數(shù)一致,互補對稱,均為射隨組態(tài),串聯(lián),中間兩管子的射極作為輸出),有輸出電容,單電源供電,電路輕便可靠。兩組串聯(lián)的輸出中點”可理解為采用互補對稱電路(NPN、PNP參數(shù)一致,互補對稱,均為射隨組態(tài),串聯(lián),中間兩管子的射極作為輸出)。
1、設(shè)計任務(wù)與要求
1.1設(shè)計任務(wù)
1)學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗,掌握模擬電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟,培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。
2)培養(yǎng)實踐技能,提高分析和解決實際問題的能力。
3)掌握OTL音頻功率放大器的設(shè)計方法,基本工作原理和性能指標測試方法。4.通過一個OTL功率放大器的設(shè)計、安裝和調(diào)試,進一步加深對互補對稱功率放大電路的理解,增強實際動手能力。
1.2設(shè)計要求
1)設(shè)計時要綜合考慮實用,經(jīng)濟并滿足性能指標的要求,合理選用元器件。2.廣泛查閱相關(guān)的資料,不懂的地方積極向老師同學請教,討論。認真獨立的完成課題的設(shè)計。
3)按時完成課程設(shè)計并提交設(shè)計報告。
2、方案設(shè)計
要求設(shè)計一個由二極管,三極管,電容,電阻等元件組合而成的OTL音頻功率放大器。其中,二極管T1構(gòu)成前置放大級,對輸入信號進行倒相放大,二極管T2,T3的參數(shù)一致,互補對稱,且均為共集電極接法,保證了輸出電阻低,負載能力強的優(yōu)點,作用是對輸入的信號進行功率放大。
在明確了電路接線的基礎(chǔ)上,在電路板上進行仿真模擬,并按照課本上相關(guān)的知識對該功放的主要參數(shù)計算。電路在12V的直流電壓下工作,在負載為8Ω的情況下保證了P≥2W,失真度γ≤3%,電路中還引入了交直流電壓并聯(lián)負反饋(由原理圖中Rw1的一端接在A點引起)從而穩(wěn)定了放大器的靜態(tài)工作點,也改善了非線性失真。電容C1C2為電源濾波電容,用以防止電源引線太長時造成的放大器的低頻自激現(xiàn)象發(fā)生。
在元件的選取方面,由于互補對稱的兩個三極管工作在共集電極的狀態(tài)下,其電壓增益接近且略小于1,功率增益主要靠它的電流增益來保證,所以電流放大系數(shù)β的選擇很重要,一般要求要選的β值大一些,這樣會使的兩互補對稱管的配對性好一些,功率增益提高一些,失真度減少一些。
其中由晶體三極管T1組成推動級(也稱前置放大級),T2、T3是一對參數(shù)對稱的NPN和PNP型晶體三極管,它們組成互補推挽OTL功放電路。由于每一個管子都接成射極輸出器形式,因此具有輸出電阻低,負載能力強等優(yōu)點,適合于作功率輸出級。T1管工作于甲類狀態(tài),它的集電極電流IC1由電位器RW1進行調(diào)節(jié)。IC1的一部分流經(jīng)電位器RW2及二極管D,給T2、T3提供偏壓。調(diào)節(jié)RW2,可以使T2、T3得到合適的靜態(tài)電流而工作于甲、乙類狀態(tài),以克服交越失真。靜態(tài)時要求輸出端中點A的電位等于Ucc的一半,可以通過調(diào)節(jié)RW1來實現(xiàn),又由于RW1的一端接在A點,因此在電路中引入交、直流電壓并聯(lián)負反饋,一方面能夠穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點,同時也改善了非線性失真。
當輸入正弦交流信號ui時,經(jīng)T1放大、倒相后同時作用于T2、T3的基極,ui的負半周使T2管導(dǎo)通(T3管截止),有電流通過負載RL,同時向電容C0充電,在ui的正半周,T3導(dǎo)通(T2截止),則已充好電的電容器C0起著電源的作用,通過負載RL放電,這樣在RL上就得到完整的正弦波。
3、OTL放大器的總原理圖
OTL音頻放大器
器件清單
其他實驗及測試設(shè)備:
+12V直流電源直流電壓表直流毫安表函數(shù)信號發(fā)生器
雙蹤示波器交流毫伏表頻率計
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