OTL音頻功率放大器的設(shè)計

張青青

摘要

OTL功率放大器，旨在對微弱的音頻信號進行放大，從而產(chǎn)生在不產(chǎn)生信號失真的情況下達到放大音量的效果。本文主要設(shè)計一種功率放大器，該功率放大器電路主要是由前置音量放大電路、音調(diào)控制電路、輸出音頻電路構(gòu)成，各部分通過相互聯(lián)系來實現(xiàn)功能。

【關(guān)鍵詞】音頻功率放大器 乙類推挽 失真OTL功放

OTL音頻功率放大器，它具有非線性失真小，頻率響應(yīng)寬，性能指標較高等特點，具有極其廣泛的研究意義，因此，被廣泛采用在各種高保真放大器應(yīng)用電路中。

1 OTL功率放大器的具體結(jié)構(gòu)

OTL音頻功率放大器具體結(jié)構(gòu)如圖1所示：前置放大器T₁工作于甲類狀態(tài)，調(diào)節(jié)電位器R_W1（102電位器）可以通過改變其集電極電流實現(xiàn)音量的控制，集電極的電流通過二極管和R認嘆（103電位器），給T2、T3提供偏壓，T2、T3組成互補推挽OTL功放電路，對音頻進行功率放大。

此外，我們還可以通過電位器來達到克服交越失真的效果，調(diào)節(jié)電位器R_W2，使T₂、T₃通過工作在合適的靜態(tài)點而工作于甲、乙類狀態(tài)，避免交越失真，除雜降噪，其次，調(diào)節(jié)電位器R_W2，降低靜態(tài)工作點，從而盡量減少功率的耗散，提高乙類推挽放大器的轉(zhuǎn)換率，使之盡可能的接近87.5%，我們采用這種方法來滿足設(shè)計要求。如圖2所示。

2 OTL功率放大器的調(diào)試

利用雙手機音頻線一端接手機，一端接入音頻接入口，接上5V電源，這時喇叭就會傳來被放大的聲音，根據(jù)音量和音質(zhì)來調(diào)節(jié)電位器的阻值，直至調(diào)節(jié)到喇叭不發(fā)生失真的聲音。

當輸入正弦信號U₁時，經(jīng)T₁放大的信號同時給T₂、T₃提供偏壓，在U₁的負半周，T₂管導(dǎo)通，T₃管截止，同時向電容C0充電;在U₁的正半周，T₃導(dǎo)通，T₂截止，電容器C0通過負載R_L放電，因此在R_L上就得到完整的正弦波，如圖3所示。

通過示波器，不僅能夠觀察到交越失真，更能通過觀察波形波峰是否出現(xiàn)失真來判斷是否發(fā)生飽和失真和截至失真，從而得到最佳的靜態(tài)工作點，減少音頻功率放大器的耗散。如圖4所示。

3 測試靜態(tài)工作點

按照圖1連接實驗電路，先將電位器Rw₂調(diào)節(jié)到最小值，電位器Rw₁調(diào)節(jié)到其中間位置，再接通電源。

3.1 調(diào)節(jié)輸出中點電位Ua

調(diào)節(jié)電位器Rw₁，測量A點電位，使U_A=U_CC/2。

3.2 觀察交越失真波形

在電路的輸入端接信號發(fā)生器，輸出端接示波器，調(diào)節(jié)電位器Rw₂，使A點電位減小，調(diào)節(jié)A點幅值，使輸出波形的波峰和波谷均不出現(xiàn)失真，繼續(xù)調(diào)節(jié)電位器Rw₂，直至輸出波形出現(xiàn)交越失真。

觀察到交越失真之后：

（1）繼續(xù)調(diào)節(jié)電位器Rw₂，使輸出信號幅值變大，直至交越失真消失為止，此時，繼續(xù)增大輸入信號，使輸出波形的波峰和波谷出現(xiàn)失真。

（2）調(diào)節(jié)電位器Rw₁，使失真對稱，然后，略微減小輸入信號的幅值，觀察交越失真的正半周和負半周是否真的對稱，重復(fù)步驟2，直到輸出波形正半周和負半周的波形失真剛好同時消失，此時得到的靜態(tài)工作點就是最小靜態(tài)工作點。

4 最大輸出功率和效率的測試

4.1 最大輸出功率

逐漸增大輸入信號，使輸出電壓達到最大不失真輸出時，測出負載R_L上的電壓U，此時電路最大輸出功率Po=U²/R_L。

4.2 功率轉(zhuǎn)換率

當輸出電壓為最大不失真輸出時，此時毫安表中的電流值近似為為直流電源供給的平均電流I，由此可近似求得輸入功率P_i=Ucc*I，功率轉(zhuǎn)換率=Pi/Po。

參考文獻

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