OCL、OTL、BTL与互补输出(转)

OCL 、OTL 、BTL 与互补输出（转） (2009-09-30 14:03:27)

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标签： 输出

杂谈

分类： 技术类

在gemfield 的上一文章中，差分放大电路作为直接耦合放大基本输入电路的地位被确立下来了。那么，在这篇文章中，关于输出级的介绍就显得迫不及待了。输出电路或者输出级的作用是不容置疑的。我们对输出级的要求向来都是一致的，那就是：输出电阻低和最大不失真输出电压尽可能大。在输出级这一块内容中，共集放大电路可能是输出电阻最小的一种电路了。但它的缺陷却是无法弥补的（带负载后静态工作点会变化，且输出不失真电压也将减小），因此，作为具备另共集无法比拟的OCL 电路就应运而生了。

OCL （output capacitorless ）的英文本意是说没有电容的输出级（这样可以使输出在低频时变得平滑），你一定认为这个称谓怪怪的，那是因为OCL 不是最早的职业输出级电路而是最终的。OTL （OCL 从它发展而来）电路的标配有上一句所说的奇怪的电容。OTL 在后面谈论。之所以说OCL 是“最终的”是因为它是最迎合集成电路趋势的（集成电路中最容易制造的类型）。

OCL 电路的基本形式如下图所示：

它的最重要的特点是双电源，注意电源在集成电路中可不是什么难题。正是这个双电源的结构特点让电容下岗了。Ui 作为输出信号，在正的时候T1管发生作用；在负的时候T2管发生作用。于是能产生一个连续的输出，信号如右图所示。但是，当信号的电压在-0.6V 到0.6V 之间（以硅管为例），T1和T2管的导通就成了问题了，这种状况会造成信号输出的交越失真。面对这个问题，我们只能设置合适的静态工作点，目的就是，在没有Ui 时，T1和T2就已经微导通了，那么这个时候来一点点Ui 就可以自由的让T1或T2导通。这是个很有逻辑的想法。见下面的电路：

这个旨在消除交越失真的电路在从正电源+VCC经R1、D1、D2、R2到负电源——VCC形成一个直流电流的旅行中，必然使T1和T2的两个基极之间产生电压，电压的大小等于两个二极管的压降之和。这样T1和T2管就均处于微导通状态了。这种结构稍显幼稚，我们在实际中喜欢采用（b）中的形式，学名Ube倍增电路（注意要是I2远大于Ib），意思是说，合理选择R3、R4的阻值，可以使Ub1、b2得到（1+R3/R4）Ube的直流电压。

为了增大T1和T2管的电流放大系数，减小前级的驱动电流，常采用复合管的架构，复合管前面已经由gemfield讨论过了。现在就该讨论OTL的情况了，电路如下图：

很明显的是，和OCL相比，它的特点是输出端多了个电容，而且是单电源供电。图中，T1是一个前置放大级，T2和T3是互补的输出的核心。事实上，在Vi负半周时，T1基极是正半周，电路借着T2

导通，将信号输出至负载，注意这个输出还有一个作用就是电容C2充电；而当Vi是正半轴时，T3导通，C2此刻一跃成为一个电源给T3供电，开始了新的交替轮回。

OTL（output transformerless）它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（想着gemfield前文中的变压器耦合），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。

而OTL的特点是：采用互补对称电路，有输出电容，单电源供电，电路轻便可靠。它是一种没有输出变压器的互补对称功率放大电路，电路轻便并适于电路的集成化。

对于BTL（Balanced Transformer Less平衡时无变压器放大电路）来说，电路的特点是：双电源供电、不需输出电容、频率特性好、可以放大变化缓慢的信号。电路如下图：

BTL功率放大器，其主要特点是在同样电源电压和负载电阻条件下，它可得到比OCL或OTL电路大几倍的输出功率，其工作原理图如图所示。静态时，电桥平衡，负载RL中无直流电流。动态时，桥臂对管轮流导通。在ui正半周，上正下负，V1、V4导通，V2、V3截止，流过负载RL的电流如图中实线所示；在ui负半周，上负下止，V1、V4截止，V2、V3导通，流过负载RL的电流如图中虚线所示。忽略饱和压降，则两个半周合成，在负载上可得到幅度为UCC的输出信号电压。

平衡式放大器究竟有什么好处呢?它的直接好处是在相同的工作电压下，能够向负载提供2倍的输出电压，转换成输出功率为单路输出的4倍，这是理论上的计算值，实际输出能力受电源系统功率的影响和晶体管热损耗影响，一般能够达到2.5倍左右，并有助于消除偶次谐波失真，一般可以做到失真度小于0.01％。

第二个好处是输出电流能力比推挽电路要强，由于在相同的工作电压下，平衡式放大器的输出功率是普通推挽的2～3倍，这意味在相同的输出功率下，平衡式放大器的工作电压要低一些，换算到晶体管上的电流处理能力要大许多。

本文介绍的OCL、OTL、BTL放大电路因为在驱动扬声器负载方面的应用比较广泛，因而在一些音响类的网站上会频繁遇到。