利用Multisim10.0對OTL音頻功率放大器進行仿真實驗

郭治元

摘 要作為電子技術(shù)課程中極為重要的實驗內(nèi)容，OTL音頻功率放大器電路涉及到多個器件，有多個調(diào)試點，這在一定程度上增加了OTL音頻功率放大器性能實驗的復(fù)雜性。此次研究采用理論推導(dǎo)的方法對電路的工作原理及最佳性能指標進行分析，并采用Multisim10.0仿真軟件對實驗電路進行性能仿真，實驗結(jié)果顯示，該理論推導(dǎo)與仿真實驗方法能夠廣泛應(yīng)用于實驗預(yù)習(xí)、分析及總結(jié)，可以大大提升實驗效率。

【關(guān)鍵詞】Multisim10.0 OTL音頻功率放大器 性能 仿真實驗

OTL音頻功率放大器是功率放大器中極為重要的一種，其電路大多采用的是分立元件，與一般實驗相比復(fù)雜性更高。長期以來，OTL音頻功率放大器實驗結(jié)構(gòu)不夠理想，這在很大程度上是由于電路性能參數(shù)誤差及電路參數(shù)選擇不當(dāng)造成的。當(dāng)前，Multisim10.0仿真軟件在OTL音頻功率放大器性能研究中得到了廣泛地應(yīng)用，其對于硬件電路設(shè)計有著極為重要的指導(dǎo)作用。

1 OTL音頻功率放大器電性能理論推導(dǎo)分析

目前，常用的OTL音頻功率放大電路為AB類OTL功率放大電路，如圖1所示。該OTL功率放大電路的效率接近B類功率放大電路，最大能夠達到78.6%，其性能明顯優(yōu)于甲類功率放大器的25%及變壓器甲類功率放大器的50%，與此同時，它還能在一定程度上降低B類功率放大器的交越失真，應(yīng)用范圍非常廣。通常情況下，對AB類OTL音頻功率放大器的分析需要從B類功率放大器開始。

B類功率放大電路如圖2所示，其在Multisim10.0基礎(chǔ)上進行搭建，為了便于理論分析，選用OCL電路，其采用的是雙電源供電，在本質(zhì)上與單電源供電相同。圖2中，當(dāng)輸入信號V3為正半周，T2導(dǎo)通，T3截止，RL能夠得到一個相同幅度的正半周信號。負半周情形則與之相反，可以得出負載RT電壓：，功率放大電路管T2導(dǎo)通時的瞬間管耗計算公式為：

，T2僅有半周導(dǎo)通，平均管耗計算公式為

，當(dāng)時，

，輸出最大功率，管耗最大值

，兩路電源總功耗的計算公式為

，B類功率放大電路的效率則為

。若Vp=Vcc，此時B類功率放大器電路的效率最大，可通過

計算，約為78.6%。

上述推導(dǎo)并未考慮B類放大電路受功能放大管T2與T3導(dǎo)通電壓造成的交越失真現(xiàn)象，因此，為了便于分析，采用雙電源供電，單、雙電源供電下AB類功率放大器電路的最大效率都接近78.6%。研究對AB類、B類功率放大器電路的仿真結(jié)果進行分析，結(jié)果顯示AB類功率放大器能夠?qū)4、V5電壓改為0.75V，避免交越失真現(xiàn)象的發(fā)生，其輸出功率也有所增加，電源電流變大。另外，在輸出電壓為達到電源電壓時，功率放大器效率已達到56%。

2 仿真實驗

Multisim10.0仿真軟件對OTL音頻功率放大器性能的實驗仿真電路如圖1所示，在實驗中還增加了多個測試儀表，便于實現(xiàn)對OTL功率放大器電路的調(diào)節(jié)于測試。首先要對供電電壓及T1選擇進行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化、調(diào)整，對R4進行調(diào)試，確保T2與T3的E級電壓能夠達到10V；然后根據(jù)實際情況對R6、R5進行適當(dāng)調(diào)節(jié)，使兩個功率放大器基極間壓差能夠控制在1.5V左右，仿真結(jié)果見圖2，從圖中可以看出該OTL音頻功率放大電路不存在交越失真現(xiàn)象，且能夠在一定的總諧波失真度情況下，達到1W的功率輸出，當(dāng)總諧波失真度在11%的條件下，該電路能夠達到4W的功率輸出，此時其效率能夠達到62%。

OTL音頻 功率放大器的通頻帶仿真結(jié)果如圖3所示，當(dāng)處于40Hz～1.45MHz的條件下，通頻帶能夠通過增大電路中的電容值延伸到20Hz以下。除此之外，還需要對電路參數(shù)進行合理選擇，采用虛擬儀器中的萬用表、示波器等，對功率放大器的各項性能指標進行測試。

經(jīng)過實際電路操作，其電路圖與調(diào)試方式與仿真電路一致，得出的結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

3 結(jié)論

此次研究通過理論推導(dǎo)、Multisim10.0電路仿真等方式與實際實驗相結(jié)合，可以得出OTL音頻功率放大電路的工作原理，結(jié)論如下：

（1）OTL音頻功率放大電路的最大工作效率可達到78.6%；

（2）仿真實驗得到的OTL音頻功率放大電路效率接近78.6%，與實際實驗結(jié)果一致。

該仿真實驗方法能夠有效克服傳統(tǒng)驗證性實驗的不足，提升實驗效率。

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作者單位

甘肅電大定西市分校 甘肅省定西市 743000