OTL低頻功率放大器

1、 低頻功率放大器 2014年5月 摘要 電路分為輸入級、中間級、輸出級三部分。輸入級采用差分放大電路，中間級采用共發(fā)射極電路，輸出級采用互補對稱功放電路，實現(xiàn)了功率放大作用。關(guān)鍵詞：差分放大、互補對稱、靜態(tài)工作一、電路設(shè)計1.1思路分析 我們選擇的賽題低頻功率放大器要求是具有弱信號放大能力(不得使用集成功放)，即在正弦信號輸入電壓幅度為10700mV，等效負載RL=8條件下，放大器應(yīng)滿足：（1） 輸入電壓幅度100mV時，輸出功率Po10W（1KHz）；（2） 帶寬BW50Hz10KHz；（3） 在Po10W和BW內(nèi)非線性失真系數(shù)5%；（4） 效率55%；（5） 在前置放大級輸入端交流短接時，

2、RL上的交流聲功率50mW。其原理示意圖如下：信號源前置放大器功率放大器負載1.2電路方案比較與論證1.2.1電路方案一 采用OCL無輸出耦合電容的功放電路，如圖a所示，該電路采用兩組電源供電，使用了正負電源，理論上均能達到題目多項要求，但實際操作上很難實現(xiàn)靜態(tài)下互補對稱電路上下端電壓平衡，且要有很復(fù)雜的防過流保護電路，一旦短路，極易燒壞元件，可行性不大。1.2.2 電路方案二 采用OTL無輸出變壓器的功放電路，即為本組所選方案。該電路只需一組電源供電，其輸入級采用差分放大電路以消除零點漂移和抑制干擾；中間級采用共發(fā)射極電路，以獲得足夠高的電壓增益；輸出級采用互補對稱復(fù)合管功放電路，以輸出足夠

3、大的電壓和電流，其輸出電阻小，負載能力強，可行性較大。二、電路分析與計算2.1 理論分析2.11 改造調(diào)試電路將圖示可調(diào)電阻R9短路，使Q5Q8處于截止?fàn)顟B(tài)，暫不接入負反饋電阻R5。用導(dǎo)線將Q1、Q2的基極短路，這時兩管基極、發(fā)射極分別連接（構(gòu)成鏡像恒流源）；用導(dǎo)線將電容C2輸入短路到地排除交流信號的干擾，2.1.2 Q1、Q2靜態(tài)工作電流忽略Q1、Q2基極電流，Q1基極電壓是R1和R2的分壓，即VCC/2 ，于是則R4的電流IR4IR4=（VCC/2-UEB1）/R4=（18-0.6）V/8.2K2.12 mA該電流被差動放大管BG0與BG6均分，即IE0= IE6  1.06 m

4、A。21.3調(diào)整Q7、Q8 靜態(tài)工作電流調(diào)節(jié)R9使R13或R14上的靜態(tài)電壓降應(yīng)為3-5mV，這時BG4BG5的靜態(tài)工作電流為10-15mA。需要指出的是,在計算 IC4時R9短路，現(xiàn)在調(diào)節(jié)R9從零增大，A、B點電壓就會從UAB=2 UBE 增大到3UBE，而（R7+R8）兩端的將會電壓減小約0.6V。由于0.6V相對VCC/2來說太小，所以IC4變化很小，可忽略不計。電阻R13、R14接在NPN發(fā)射極，起直流負反饋，有一定抑制功放管靜態(tài)電流的作用。 整機聯(lián)調(diào)斷開電源，將Q1 、Q2 的基極間連接導(dǎo)線取掉，把負反饋電阻R5 接入電路。再接通電源，測量R13或R14上的靜態(tài)電

5、壓降應(yīng)保持在3-5mV。測量Q點電平應(yīng)在10V±0.2V之間，差分對管電流放大倍率越大，輸出端與Q1 基極電壓相差越小。把電容C2接地斷開（懸空），用起子碰C2輸入端時R13或R14上的電壓降明顯變大。接上喇叭試聽，接通電源時Q點電壓需要從零緩慢上升，因而只產(chǎn)生輕微沖擊聲。2秒鐘后，用手碰C2輸入端喇叭將發(fā)出“嗚”的交流聲。將C2輸入端與地（電源負端）短路，喇叭應(yīng)不發(fā)出聲音。總的電壓放大倍數(shù)把整個電路看成同相比例放大器，差動放大器Q1 基極為同相端，Q2 基極為反相端。因此，R5 是反饋電阻，R16是取樣電阻，C3是隔直通交耦合電容，所以總的電壓放大倍率AuAu=1+R5 /R3 =

6、15131參數(shù)選擇3.1.1電阻R 4參數(shù)選擇電阻R 4是差動放大管Q1 、Q2 公共的“長尾”電路，它的選擇依據(jù)如下： 靜態(tài)時，Q點約為電源VCC的一半，即VCC/2。忽略 Q1、Q2 的發(fā)射結(jié)壓降，則電阻R 4的壓降，約為VCC/2。若要求差動放大管的靜態(tài)在1mA左右，則I=VCC/（2*R14）。比如，選VCC=20V，則R14=8.2K時，精確計算IR14=9.4/8.2K =2.12mA該電流被Q1 、Q2 管均分,約為1mA3.1.2電阻R7的電流IR7=(VCC-19.02)/R3=(36-35.02)/0.82K=1.20 mA可見，IR7和IR15差別較小，也就說，R7的電流就是Q4 的靜態(tài)電流。4.1 仿真結(jié)果由圖可知仿真結(jié)果符合要求三、測試方案與測試結(jié)果3.1測試方法3.2 測試儀器3.3測試數(shù)據(jù)測試電壓測試電流輸出功率四總結(jié)本作品采用典型集成運放電路，成功完成低頻功放的基本性能。我們在整個設(shè)計制作過程中，始終關(guān)注電路的可行性和穩(wěn)定性，本著穩(wěn)定性和可操作性并重的原則，我們采取了諸多的有效措施，完成了設(shè)計題目所規(guī)定的部分指標(biāo)和要求，達到基本的性能指標(biāo)，而且對于有些指標(biāo)我們的設(shè)計還有了一定的的提高，功能也有所擴展。這次是我們新團隊第一合作共同完成一個項目