OTL功率放大器实验报告(DOC)

课程设计

课程名称模拟电子技术

题目名称功率放大器

专业班级12网络工程本2

学生姓名郭能

学号***********

指导教师孙艳孙长伟

二○一三年十二月二十三日

目录

引言 (2)

一、设计任务与要求 (2)

1.1 设计任务 (2)

1.2 设计要求 (2)

二、方案设计 (3)

三、总原理图及元器件清单 (4)

四、电路仿真与调试 (6)

五、性能测试与分析 (7)

六、总结 (8)

七、参考文献 (8)

OTL功率放大器

引言：OTL(Output transformerless )电路是一种没有输出变压器的功率放大电路。过去大功率的功率放大器多采用变压器耦合方式，以解决阻抗变换问题，使电路得到最佳负载值。但是，这种电路有体积大、笨重、频率特性不好等缺点，目前已较少使用。OTL电路不再用输出变压器，而采用输出电容与负载连接的互补对称功率放大电路，使电路轻便、适于电路的集成化，只要输出电容的容量足够大，电路的频率特性也能保证，是目前常见的一种功率放大电路。它的特点是：采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。两组串联的输出中点”可理解为采用互补对称电路(NPN、PNP参数一致，互补对称，均为射随组态，串联，中间两管子的射极作为输出)。

1：设计任务与要求

1.1设计任务：

1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

3．掌握OTL音频功率放大器的设计方法，基本工作原理和性能指标测试方法。

4. 通过一个OTL功率放大器的设计、安装和调试，进一步加深对互补对称功率放大电路的理解，增强实际动手能力。

1.2 设计要求：

1.设计时要综合考虑实用，经济并满足性能指标的要求，合理选用元器件。

2.广泛查阅相关的资料，不懂的地方积极向老师同学请教，讨论。认真独立的完成课题的设计。

3.按时完成课程设计并提交设计报告。

2：方案设计

要求设计一个由二极管，三极管，电容，电阻等元件组合而成的OTL音频功

率放大器。其中，二极管T1构成前置放大级，对输入信号进行倒相放大，二极管T2，T3的参数一致，互补对称，且均为共集电极接法，保证了输出电阻低，负载能力强的优点，作用是对输入的信号进行功率放大。

在明确了电路接线的基础上，在电路板上进行仿真模拟，并按照课本上相关的知识对该功放的主要参数计算。电路在12V的直流电压下工作，在负载为8Ω的情况下保证了P≥2W，失真度γ≤3%，电路中还引入了交直流电压并联负反馈（由原理图中Rw1的一端接在A点引起）从而稳定了放大器的静态工作点，也改善了非线性失真。电容C1 C2为电源滤波电容，用以防止电源引线太长时造成的放大器的低频自激现象发生。

在元件的选取方面，由于互补对称的两个三极管工作在共集电极的状态下，其电压增益接近且略小于1，功率增益主要靠它的电流增益来保证，所以电流放大系数β的选择很重要，一般要求要选的β值大一些，这样会使的两互补对称管的配对性好一些，功率增益提高一些，失真度减少一些。

其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。T1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。IC1 的一部分流经电位器RW2及二极管D，给T2、T3提供偏压。调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位等于Ucc的一半，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号ui时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，ui的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载RL，同时向电容C0充电，在ui的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。

3：OTL放大器的总原理图

OTL音频放大器

器件清单

其他实验及测试设备

+12V直流电源直流电压表直流毫安表函数信号发生器

双踪示波器交流毫伏表频率计

4：电路仿真与测试

5：性能测试与分析

5.1波形测试

1测试直流稳压电源示波器波形：

观察示波器的波形可知到该电源是否在工作范围内。

2测试OTL音频功率放大器的输出波形

按总原理图接好电路，在交流信号输入端用信号发生器接入1KHz 10mV的电压源，用示波器观察RL两端的波形，并和输入的波形进行对比，观察波形有没有失真，输入信号是否确实被不失真放大了。

5.2主要参数的测试与计算

1．测量Pom

输入端接f＝1KHz 的正弦信号ui，输出端用示波器观察输出电压u0波形。逐渐增大ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载RL上的电压有效值U0，即可求出Pom=u0·u0 /RL

2．测量η

当输出电压为最大不失真输出时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流IdC（有一定误差），由此可近似求得 PE＝UCCIdc，再根据上面测得的P0m，即可求出。η=Pom/PI

3．输入灵敏度测试

输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号Ui之值。根据输入灵敏度的定义，只要测出输出功率P0＝P0m 时的输入电压值Ui即可。

6、噪声电压的测试

测量时将输入端短路(ui＝0) ，观察输出噪声波形，并用交流毫伏表测量输出电压，即为噪声电压UN，本电路若UN＜15mV，即满足要求。

7、试听

输入信号改为录音机输出，输出端接试听音箱及示波器。开机试听，并观察语言和音乐信号的输出波形。