OTL互補對稱功率放大器

OTL 互補對稱功率放大器
一、實驗目的
1、熟悉OTL 互補對稱功率放大器的工作原理。
2、學習功率放大器最大不失真功率和效率的測量方法。
3、了解自舉電路對輸出功率和效率的影響。
二、預習要求
1、閱讀本實驗的實驗原理與實驗要求，弄清OTL 互補功率放大電路的工作原理。
2、在理想情況下，估算試驗電路圖10-1 的最大輸出功率Pom,直流電源供給的功率PE和管耗PT。
三、實驗原理和實驗電路
功率放大器的作用是向負載提供一定的輸出功率，所以功率放大器不僅考慮輸出電壓的大小，
而且要考慮輸出電流。功率放大器從電路形式上可分為：變壓器耦合的功率放大器和互補的對稱
的放大器，由于互補對稱功率放大器具有效率高、體積小、重量輕、成本低的特點，所以目前大
多采用滬部隊琛的功率放大器，互不對稱的功率放大器又分為OTL 功率放大器（單點源）和OTL
功率放大器（雙電源）。功率放大器按輸出管的工作狀態又可分為甲類、甲乙類、和乙類。本實驗
采用的是OTL 互補對稱的功率放大器，工作在甲乙類接近乙類。
1、實驗電路
圖10-1 時簡單得OTL互補對稱的功率放大器，他由T1、T2、T3等元件組成。信號由C1輸入之
T1管基極，T1是前置放大級，又稱推動級，它是一級共射極電路，RW、R1時T1管的偏置電阻，R2、
R3是集電極負載電阻，T1管的集電極輸出加到輸出管T2、T3的基極，D1、D2是導通的的，目的是
通過D1、D2正向導通電壓為T2、T3的發射結提供偏置電壓。T2是NPN管，T3是PNP管，要求T2、T3
的參數對稱。T2、T3發射極通過限流電阻Re2、Re3相連，A電為輸出端，Rw是負反饋電阻，用來穩
定工作點和減小波形失真，調節Rw可是輸出端A點電壓UA=Vcc/2，所以A又稱為中點。輸出信號由
中點（A點）輸出，經輸出端耦合電容C2加載到負載RL。
電路參數：
R1=5.1kΩ,R2=680Ω,R3=150Ω，Rw=100kΩ（*號代表歐）
Re1=51Ω,Re2=Re3=1Ω,RL=8Ωμ C1=10μF,C2=1000μF
Ce=C3=100μF
D1D2=2AP1，Vcc=6V

圖 10-1
對于輸入信號ui=Umsinwt的負半周，經T1管倒相放大后變為正半周加到T2、T3管的基極，使T2管
導通，T3截止，通過T2管的電流隨輸入信號變化，并經C2流過負載RL,形成輸出信號的正半周，經
T1倒相后變為負半周加到T2、T3管的基極，使T2截止，T3導通，此時C2的充電電壓起電源作用，經
T3向負載RL放電,形成輸出信號的負半周。ui周而復始的變化，T2、T3交替工作，便再R1上得到完
整的正弦波。
C3、R3組成自舉電路，其作用是為了提高最大不失真輸出功率，因為若無C3、R3存在T2導通時，
隨輸入信號的減小，T2基極電壓逐漸升高，中點電位UA應逐漸接近電源電壓Vcc,而由于R2的存在
T2管的基極電位永遠小于Vcc,這就限制了T2管基極電流的增加和流向負載的電流，負載上也得不到
足夠的電壓變化量，要解決上面存在的問題，一是提高基極電源電壓，二是在電路中結了R3、Vcc
組成了自舉電路。在無信號輸入時，電容C3兩端的電壓為Uc3=Vcc-UR3-UA≈Vcc-1/2Vcc=1/2Vcc,一般
C3的容量為幾百μF,由于C3、R3放電時間常數足夠大，所以C3上始終保持由Vcc/2 左右的直流電壓。
當有信號輸入時，T2導通并趨于飽和，UA逐漸升高，此時B點電位UB=Uc3+UA,UA升高時UB也隨之
升高，此時B點電位UB=Uc3+UA,UB升高時T2的基極電流Ib2隨之增大，從而提高了輸出電壓和輸出
電流，是最大不失真功率得到提高。C3成為自舉電容，R3是隔離電阻使C3與電源隔離。
2、輸出功率和效率及測量方法

（1）最大不失真輸出功率Pomax及測量方法：
對于輸入信號Ui的負半周，T2導通，雖T2基極輸入信號的增大，T2趨于飽和，中點電壓
UA=Vcc-Vces2-Ic2R4≈Vcc,負載RL上的最大電壓Uom=Vcc-Vc2=(1/2)Vcc,最大輸出電流IM=(1/2)Vcc/RL；對
于輸入信號Ui的正半周，T3導通，雖Ui增大，UA逐漸趨于零，R1上得到的最大輸出電壓
Uom=Vc2-Vces3-Ic3R5≈(1/2)Vcc,最大輸出電流IM=(1/2)Vcc/RL；最大輸出功率為負載兩端電壓的有效值與通過夫在電流有效值的乘積，在不考慮T2、T3的飽和壓降時，最大不失真輸出功率為: