实验七：互补对称功率放大器

实验七互补对称功率放大器

一、实验目的

1、理解互补对称功率放大器的工作原理。

2、加深理解电路静态工作点的调整方法。

3、学会互补对称功率放大电路调试及主要性能指标的测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、万用表

3、毫伏表

4、直流毫安表

5、信号发生器

三、实验原理

图7-1 互补对称功率放大器实验电路

图7-1所示为互补对称低频功率放大器。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，它们组成互补对称功放电路。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。二极管D1、D2，给T2、T3提供偏压，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。由于RW1的一端接T1、T2的输出端，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U i 时，经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极，U i 的负半周使T2管导通（T3管截止），有电流通过负载R L （可用嗽叭作为负载），在U i 的正半周，T3导通（T2截止），则已充好电的电容器C 3起着电源的作用，通过负载R L 放电，这样在R L 上就得到完整的正弦波。

C2和R 5构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。由于信号源输出阻抗不同，输入信号源受功率放大电路的输入阻抗影响而可能失真。为了得到尽可能大的输出功率，晶体管一般工作在接近临界参数的状态，如I CM ，U （BR ）C EO 和P CM ，这样工作时晶体管极易发热，有条件的话晶体管有时还要采用散热措施，由于三极管参数易受温度影响，在温度变化的情况下三极管的静态工作点也跟随着变化，这样定量分析电路时所测数据存在一定的误差，我们用动态调节方法来调节静态工作点，受三极管对温度的敏感性影响所测电路电流是个变化量，我们尽量在变化缓慢时读数作为定量分析的数据来减小误差。

※OTL 电路的主要性能指标：

1、 最大不失真输出功率P om

在实验中可通过测量RL 两端的电压有效值，来求得实际的

L

om R U P 2

= （7-1）

2、效率η

%100⋅=

E

om

P P η （7-2） PE —直流电源供给的平均功率

理想情况下ηmax ＝78.5%。在实验中，可测量电源供给的平均电流Idc （多测几次I 取其平均值），从而求得

E CC dc P U I =⋅ （7-3）

负载上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以计算实际效率了。 3、频率响应

详见实验四有关部分内容 4、输入灵敏度

输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号Ｕi 之值。

四、实验内容

a. 静态工作点的测试

1、关闭系统电源。按图7-1正确连接实验电路。

2、关闭系统电源，连接信号源输出和U S 。

3、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz 、峰峰值为50mV 的正弦信号作为Us ，逐渐加大输入信号的幅值，用示波器观察输出波形，此时，输出波形有可能出现交越失真（注意：没有饱和和截止失真）

4、观察无交越失真（注意：没有饱和和截止失真）时，恢复Us=0，测量各级静态工作点（在I C2、I C3变化缓慢的情况下测量静态工作点），数据记录如下。

表7-1 I C2=4.14mA I C3=3.9mA U A =2.5V

T 1 T 2 T 3 U B (V) 1.164 6.691 5.334 U C (V) 5.335 12.188 0.0001 U E (V)

0.503

6.052

5.971

b. 最大输出功率P om

1、按a 中的实验步骤调节好功率放大电路的静态工作点。

2、关闭系统电源。连接信号源输出和U S 。输出端接上嗽叭即R L 。

3、打开系统电源。调节信号源输出f=1KHz 、50mV 的正弦信号Ｕs ，用示波器观察输出电压ＵO 波形。逐渐增大U i ，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载R L 上的电压U om ，计算出P om 。

L

om

om R U P 2=

4、数据记录：

最大不失真：Ui=680mV Uom=1.1779V

L

om

om R U P 2==0.1978

c. 测量η

1、当输出电压为最大不失真输出时，在Us=0情况下，用直流毫安表测量电源供给的平均电流I dc （多测几次I 取其平均值）读出表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均

电流I dc （有一定误差），由此可近似求得P E =U cc I dc ，再根据上面测得的P om ，即可求出E

om

P P =

η。 2、数据记录： Idc=66.5mA

PE=12V*66.5/1000=0.7985W E

om

P P =

η=24.77% d. 输入灵敏度测试

1、根据输入灵敏度的定义，在步骤2基础上，只要测出输出功率P o =P om 时（最大不失真输出情况）的输入电压值U i 即可。

2、数据记录： Ui=680mV

e. 频率响应的测试

Ui= 310 mV

f L fo f H f(H z)

54

200

500

700

800

1000

2000

3000

4000

8000

1.1MHz

Uo(V) 0.741 0.831 0.836 0.837 0.839 0.839 0.834 0.835 0.836 0.838 0.578 Av

2.390 2.680 2.696 2.70

2.703 2.706 2.690 2.693 2.696 2.700 1.864

在测试时，为保证电路的安全，应在较低电压下进行，通常取输入信号为输入灵敏度的50％。在整个测试过程中，应保持U i 为恒定值，且输出波形不得失真。