模擬電子技術(shù) 課件 25 OTL功率放大電路

模擬電子技術(shù)梁長垠教授項(xiàng)目四功率放大電路的制作與測試梁長垠教授OTL功放電路結(jié)構(gòu)01OTL功放電路原理02OTL功放電路參數(shù)03OTL電路交越失真04一、OTL功放電路結(jié)構(gòu)1.OTL功放電路組成無輸出變壓器器功率放大器（OutputTransformerLess，OTL）電路就是Q點(diǎn)設(shè)置在乙類或甲乙類，而且沒有輸出變壓器的功率放大電路。T1和T2配對管同樣接成射極輸出形式，兩管的集電極分別接在一組電源的正極和負(fù)極。電容C用作輸出信號耦合的同時(shí)還充當(dāng)T2回路等效電源，電容容量常選用幾千微法的電解電容。OTL功放電路結(jié)構(gòu)01OTL功放電路原理02OTL功放電路參數(shù)03OTL電路交越失真04二、OTL功率放大電路原理1.靜態(tài)分析靜態(tài)時(shí)，前級電路應(yīng)使基極電位UB為VCC/2,由于T1和T2的特性對稱，所以也稱UA為中點(diǎn)電壓。（OCL電路的中點(diǎn)電壓為0）2.動態(tài)分析輸入信號ui為正半周時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止，電源VCC通過T1、RL向電容C充電；輸入信號ui為負(fù)半周時(shí)，T2導(dǎo)通，T1截止，電容C(代替電源)向通過T2、RL放電。功放管T1和T2交替工作，在負(fù)載上獲得正負(fù)半周完整的輸出波形。每只功放管的實(shí)際工作電壓為電源電壓的一半，所以負(fù)載可獲得的最大功率為OTL功放電路結(jié)構(gòu)01OTL功放電路原理02OTL功放電路參數(shù)03OTL電路交越失真04三、OTL功率放大電路參數(shù)1.

OTL電路參數(shù)（1）最大輸出功率P0m2.

OTL電路參數(shù)計(jì)算OTL功放電路參數(shù)主要有輸出功率、管耗、直流電源供給功率、效率等。

（2）直流電源提供的功率PV

（3）效率η

OTL功放電路結(jié)構(gòu)01OTL功放電路原理02OTL功放電路參數(shù)03OTL電路交越失真04四、OTL電路交越失真1.交越失真產(chǎn)生原因由于Q點(diǎn)設(shè)置在截止點(diǎn)，當(dāng)輸入信號ui很小時(shí)，三極管工作在輸入特性非線性段，致使ib1和ib2的底部出現(xiàn)失真。經(jīng)放大，iC1和iC2也出現(xiàn)同樣的失真。由于兩管輪流工作，所以在輸出信號正、負(fù)半周的交界處便產(chǎn)生了失真（交越失真）。2.交越失真的解決辦法如果給功率三極管設(shè)置適當(dāng)?shù)闹绷髌?，使其工作在甲乙類狀態(tài)，這樣基極電流恰好脫離非線性區(qū)，既克服了交越失真，又兼顧了輸出功率的高效率。四、OTL電路交越失真3.實(shí)用OTL電路分析T1為推動級，T2、T3為兩只特性相同、不同類型的功率三極管，共同承擔(dān)放大工作，故OTL電路又稱為互補(bǔ)對稱式電路。RP2和D為T2、T3設(shè)置合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，保證功率三極管工作在甲乙類狀態(tài)。RP1和R1是T1的偏置電阻。圖中的A點(diǎn)稱為“中點(diǎn)”，靜態(tài)時(shí)，中點(diǎn)電壓約為電源電壓的一半。

RP1稱為中點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)電位器。C2、R4組成“自舉電路”，其作用是在大信號輸入時(shí)，保證T2的頂部不出現(xiàn)失真。C1、C4分別為輸入、輸出耦合電容，靜態(tài)時(shí)，C4兩端電壓為UCC的一半，且左端為正，右端為負(fù)。RL為負(fù)截電阻。四、OTL電路交越失真3.實(shí)用OTL電路分析在輸入信號ui的正半周時(shí)，T1導(dǎo)通，由于三極管的倒相作用，使C、D點(diǎn)電位下降。此時(shí)，T2反偏截止，T3正偏導(dǎo)通，T3的直流電源由C4提供，信號經(jīng)T3放大后，形成信號電流ic3，ic3經(jīng)T3的發(fā)射極、集電極自下而上通過負(fù)載RL形成回路，在RL兩端產(chǎn)生負(fù)半周輸出信號電壓u0。圖中箭頭點(diǎn)劃線方向?yàn)閕C3的流向。在輸入信號ui的負(fù)半周時(shí)，T1輸出正極性信號，使C、D點(diǎn)電位上升。此時(shí)，T2正偏導(dǎo)通，T3反偏截止，信號經(jīng)T2放大后形成信號電流iC2，iC2經(jīng)T2的集電極、發(fā)射極向C4充電，并通過負(fù)載RL形成回路，在RL兩端產(chǎn)生正半周輸出信號電壓u0，圖中箭頭所示右上方的虛線方向?yàn)閕C2的流向四、OTL電路交越失真3.實(shí)用OTL電路分析功率三極管工作點(diǎn)的設(shè)置及調(diào)整：功率三極管的直流偏置由RP2和二極管D設(shè)置，使T2、T3工作在甲乙類狀態(tài)。RP2、D是T1集電極電阻的一部分。靜態(tài)時(shí)，IC1在RP2和D兩端產(chǎn)生電壓降。該電壓降就是兩功率三極管的直流偏置電壓。在兩個(gè)偏置元件中，RP2是偏置電阻，用于調(diào)節(jié)偏置電壓，D是溫度補(bǔ)償二極管，用于提供適當(dāng)?shù)钠秒妷海⒗闷湄?fù)溫度系數(shù)穩(wěn)定功率管的靜態(tài)工作點(diǎn)。在調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，若RP2太小，將使功率管的工作點(diǎn)偏低，容易出現(xiàn)交越失真；RP2太大，功率管的工作點(diǎn)偏高，靜態(tài)電流增大，使功率管的結(jié)溫上升，效率降低。當(dāng)RP2開路時(shí)，直流電流將急劇增大，使功率管損壞。因此，在實(shí)際凋整中，應(yīng)當(dāng)確保RP2不能開路。四、OTL電路交越失真調(diào)整“中點(diǎn)電壓”：“中點(diǎn)電壓”是通過RP1來調(diào)節(jié)的，其目的是使兩功率管具有相同的放大能力。因此，“中點(diǎn)電壓”應(yīng)為UCC的一半。當(dāng)然，調(diào)整偏置電阻RP2也會影響“中點(diǎn)電壓”。為此，“中點(diǎn)電壓”和工作點(diǎn)的調(diào)整應(yīng)反復(fù)進(jìn)行，直到滿足要求為止。自舉電路：為防止功率管出現(xiàn)飽和失真，電路中設(shè)計(jì)了由C2和R4組成的自舉電路。當(dāng)T1的輸出信號電壓正半周的峰值到來時(shí)，T2工作在飽和區(qū)附近，uCE2很小，“中點(diǎn)電壓”接近Ucc，致使ib2增加受到限制，如果不采取升壓措施，T2將進(jìn)入飽和區(qū)，使輸出信號產(chǎn)生削頂失真。接入容量較大的自舉電容C2后，因隔離電阻R4較小，分析可知，C2兩端的電壓接近于EC的一半。當(dāng)T1輸出信號電壓正半周的峰值到來