OTL功率放大器设计解析

电子技术基础课程设计任务书

20xx－20xx学年第一学期第xx周－xx周

注：1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。

2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。

目录

一、设计任务 (2)

二、总体方案的设计与选择 (2)

三、总体电路图及印刷板图 (6)

四、计算机仿真 (7)

五、安装调试 (8)

六、焊接实图 (10)

七、心得体会 (11)

参考书籍 (11)

设计题目：OTL功率放大器设计

一、设计任务

（一）设计任务：设计一个OTL功率放大器

（二）设计要求：

1、要求电路采用集成电路组成；

2、额定输出功率大于等于10W；

3、负载阻抗等于８Ω；

4、采用TDA2003集成芯片。

二、总体方案的设计与选择

（一）电路原理

1、OTL功放原理

（1）乙类输出无变压器（output transformerless 简记OTL）功率放大器

图2-5-14所示乙类OTL功放电路， V

1与V

2

为互补对称管，故这种电

路也是互补对称电路。

由于电路结构上的对称性，静态下A、B对地电压均为U

G /2，C

1

、C

2

端

电压U

C1=U

C2

=UG/2。因此，输出耦合电容又相当于一个U

G

/2的直流电源。图

中的A点又称中点。

图2-5-14 乙类OTL功放

当电路输入正弦信号，且u

i >0时，功放管V

１

导通、V

２

截止，电路为射

极输出器，u

Ｏ≈u

i

，u

Ｏ

输出正半周，其振幅最多可达U

Ｇ

/2，；u

i

<0时，V

１

截

止，V

２导通，u

Ｏ

≈u

i

，u

o

输入负半周，振幅最多可达U

G

/2。当U

om

＝U

G

/2时，

电路的输出功率最大，P

o(max)=U

G

2/(8R

L

)，此时的能量转换效率η最高，理想

值为78.５％。

乙类OTL功放的理想电压传输特性曲线如图2-5-11所示。但实际上，由于功放管截止区与饱和区的存在，电路电压传输特性曲线大致如图2-5-12（a）所示。那么，当电路输入正弦信号时，其输出波形将产生交越失真，如图2-5-12（c）所示。

（2）甲乙类OTL功率放大器

图2-5-15为带有前置放大级的甲乙类OTL典型电路，前置放大级为共射放大器，且采用分压式偏置电路,它具有一定的电压与电流放大能力，这样，整个电路就具有较大的功率增益。同时，通过调节R

P

可实现静态下中

点对地电压U

A

的调整，原理如下：

R P ↑→U

B1

↓→I

E1

↓→I

C1Q

↓→I

R3

(=I

C1Q

)↓→U

B2

(=U

G

-R

4

I

R3

-R

3

I

R3

)↑→

U A (=U

B2

-U

BE2

)↑

同理，调小R

P

，将使中点电压U

A

下降。

二极管V

4

、V

5

为功放电路提供较小的静态偏置，使功放管V

2

、V

3

静态下

微导通，以克服交越失真。若将V

4或V

5

替换为一个可调电阻，则可调节功

放管静态下的导通深度。

图2-5-15 带有前置放大级的甲乙类OTL功放

2、总体功放电路设计思路

本次的设计我们采用集成功率放大器构成实用电路，主要用到的集成芯片有TDA2003。

采用集成功放设计的方法需查阅手册，以便得知功放外围电路的元件值。

3、TDA2003集成芯片介绍

TDA2003是功率放大电路中应用最广泛的集成芯片之一。TDA2003是音频功放电路，采用V型5 脚单列直插式塑料封装结构。按引脚的形状引可分为H型和V型。该集成电路广泛应用于汽车立体声收录音机、中功率音响设备，具有体积小、输出功率大、失真小等特点。并具有内部保护电路。TDA2003电流输出能力强,谐波失真和交越失真小,各引脚都有交,直流短路保护,使用安全,负载上电压可冲至40V。

4、TDA2003的功能指标说明

最大额定值 Tamb=25

电源峰值电压(50mS) Vccp 40 V

直流电源电压 Vcc 28 V

工作电源电压 Vcc 18 V

输出重复峰值电压 Io A

输出不重复峰值电压 Io A

焊接温度 Tj -40 +150 度

（二）方案选择

1、方案一：原理图如图1所示